全自動(dòng)糾偏裝置技術(shù)方案

肖志明

[摘 ? ?要]純機(jī)械連接以擋輥與皮帶接觸，通過(guò)皮帶的偏移傳導(dǎo)力驅(qū)動(dòng)機(jī)械裝置糾具有輸送效率高、能耗低的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于煤礦、化工、糧食等大宗散料的工業(yè)生產(chǎn)。輸送帶通常由橡膠制成，俗稱(chēng)“皮帶”。皮帶運(yùn)行過(guò)程中，受力不均使皮帶偏離原位，這種縱向中心線(xiàn)現(xiàn)象稱(chēng)為偏轉(zhuǎn)。皮帶偏轉(zhuǎn)是純機(jī)械連接以擋輥與皮帶接觸，通過(guò)皮帶的偏移傳導(dǎo)力驅(qū)動(dòng)機(jī)械裝置糾最常見(jiàn)的問(wèn)題。為此，將對(duì)皮帶偏轉(zhuǎn)的原因及糾正措施進(jìn)行深入研究。

[關(guān)鍵詞]皮帶機(jī);帶式輸送;跑偏

[中圖分類(lèi)號(hào)]TH222 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）08–0–02

[Abstract]The pure mechanical connection uses the stop roller to contact the belt， and the deviation transmission force of the belt drives the mechanical device to correct. It has the advantages of high conveying efficiency and low energy consumption. It is widely used in the industrial production of bulk materials such as coal mines， chemicals， and grain. The purely mechanical connection uses the stop roller to contact the belt， and the conveyor belt used in the correction is usually made of rubber， commonly known as the "belt". During the operation of the belt， the uneven force causes the belt to deviate from its original position. This phenomenon of the longitudinal centerline is called deflection. Belt deflection is a purely mechanical connection with the stop roller contacting the belt， and the most common problem is corrected by driving the mechanical device through the offset transmission force of the belt. For this reason， the cause of belt deflection and corrective measures will be studied in depth.

[Keywords]belt conveyor; belt conveyor; deviation

1 皮帶跑偏原因及糾偏措施

1.1 皮帶跑偏原因分析

純機(jī)械連接以擋輥與皮帶接觸，通過(guò)皮帶的偏移傳導(dǎo)力驅(qū)動(dòng)機(jī)械裝置糾的基本結(jié)構(gòu)可以簡(jiǎn)化為圍繞驅(qū)動(dòng)輥和惰輥的環(huán)形輸送帶，為提高物料吞吐量，兩輥之間的上下分支由惰輥支撐。如圖1所示，輸送帶繞輥筒運(yùn)行的牽引力是由于驅(qū)動(dòng)輥與輸送帶之間的摩擦產(chǎn)生的，驅(qū)動(dòng)輥通常連接有減速電機(jī)或液壓裝置。皮帶與滾筒的接觸面積和工作角度主要由換向滾筒調(diào)節(jié)。根據(jù)安裝位置的不同，純機(jī)械連接以擋輥與皮帶接觸，通過(guò)皮帶的偏移傳導(dǎo)力驅(qū)動(dòng)機(jī)械裝置糾兩端的換向輥通常稱(chēng)為頭輥和尾輥。承載物料的皮帶從尾輥分叉出來(lái)跑到頭輥。

1.2 皮帶機(jī)糾偏措施分析

根據(jù)皮帶在空載、重載情況下受力和跑偏原因分析，以及物料參數(shù)對(duì)皮帶跑偏的影響，糾偏措施需要解決的問(wèn)題應(yīng)包括如下幾點(diǎn)。

（1）皮帶機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，且各結(jié)構(gòu)中線(xiàn)須保持重合。

（2）物料重心應(yīng)落在皮帶機(jī)中線(xiàn)上。

（3）物料含水量較大時(shí)也能起到糾偏作用。

本節(jié)中將對(duì)相關(guān)糾偏措施的選擇和效果進(jìn)行分析，其中停機(jī)狀態(tài)下對(duì)皮帶機(jī)結(jié)構(gòu)的調(diào)整統(tǒng)稱(chēng)為靜態(tài)糾偏措施，運(yùn)行中根據(jù)皮帶狀態(tài)進(jìn)行的實(shí)時(shí)調(diào)整統(tǒng)稱(chēng)為動(dòng)態(tài)糾偏措施。

2 跑偏量檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)

2.1 跑偏量檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)皮帶撓度檢測(cè)裝置的設(shè)計(jì)要求，經(jīng)過(guò)福建三鋼綜合料場(chǎng)及羅源新增產(chǎn)能項(xiàng)目里的燒結(jié)料場(chǎng)，效果好在潮濕環(huán)境和粉塵環(huán)境下能正常完成糾偏工作，且活動(dòng)靈敏不會(huì)生銹卡阻。多次調(diào)試和比較，研制出一種純機(jī)械連接以擋輥與皮帶接觸，其已經(jīng)申請(qǐng)了一項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利。根據(jù)檢測(cè)裝置的安裝位置，可分為正面、背面和一側(cè)，兩側(cè)有4種檢測(cè)方式。安裝在一側(cè)時(shí)，檢測(cè)輥需要調(diào)整到皮帶的中心線(xiàn)，皮帶的位置由一側(cè)的偏移量決定;兩側(cè)安裝時(shí)，兩側(cè)檢測(cè)信號(hào)相互驗(yàn)證，帶邊位置信息更準(zhǔn)確。

輪架的轉(zhuǎn)軸通過(guò)軟連接與角度傳感器相連。當(dāng)滾輪架越過(guò)皮帶邊緣時(shí)，轉(zhuǎn)向角傳感器軸同時(shí)旋轉(zhuǎn)。傳感器編碼旋轉(zhuǎn)角度（偏移計(jì)算），控制器根據(jù)編碼進(jìn)行編碼。根據(jù)設(shè)備值計(jì)算旋轉(zhuǎn)角度，并使用公式計(jì)算撓度值。傾斜傳感器直接安裝在滾輪架上并隨滾輪架擺動(dòng)。由于皮帶邊緣的移動(dòng)，滾輪架產(chǎn)生了一個(gè)樞轉(zhuǎn)角。傾斜傳感器連同轉(zhuǎn)向角一起傳送傾斜信號(hào)，控制器根據(jù)傾斜信號(hào)計(jì)算位移角和總和皮帶偏斜。

2.2 跑偏量計(jì)算方法及后續(xù)改進(jìn)

根據(jù)福建三鋼綜合料場(chǎng)及羅源新增產(chǎn)能項(xiàng)目里的燒結(jié)料場(chǎng)，現(xiàn)場(chǎng)安裝尺寸和機(jī)械式跑偏量檢測(cè)裝置采集到的角度數(shù)據(jù)，可以計(jì)算皮帶跑偏量的精確值。如圖2所示，旋轉(zhuǎn)軸心到承載托輥邊緣延長(zhǎng)線(xiàn)距離為A，承載托輥邊緣延長(zhǎng)線(xiàn)與過(guò)旋轉(zhuǎn)軸垂線(xiàn)的交點(diǎn)，到皮帶正常運(yùn)行時(shí)邊緣所在位置的距離為B，檢測(cè)托輥旋轉(zhuǎn)角度為a，跑偏量為d，則：

d=B-A×tan（arctanB/A-）

2.2.1 皮帶撓度

在研制的皮帶撓度檢測(cè)裝置的基礎(chǔ)上，根據(jù)設(shè)施的實(shí)際工況對(duì)純機(jī)械連接以擋輥與皮帶接觸，通過(guò)皮帶的偏移傳導(dǎo)力驅(qū)動(dòng)機(jī)械裝置糾的保護(hù)裝置進(jìn)行了改進(jìn)，采用信號(hào)：檢測(cè)輥增加保護(hù)限位，采用機(jī)械離散信號(hào)限位，對(duì)應(yīng)位置安全限位，起到雙重保護(hù)作用。

2.2.2 驅(qū)動(dòng)頻率

皮帶偏移變化的頻率是通過(guò)對(duì)間隙的監(jiān)控和高水分材料的處理來(lái)計(jì)算的。皮帶偏移量在小范圍內(nèi)波動(dòng)較大。偏移量越大，振動(dòng)頻率越低，限制為60 s。皮帶的偏轉(zhuǎn)多在停止位置內(nèi)，安裝驅(qū)動(dòng)單元后應(yīng)獲得更準(zhǔn)確的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。因此，移動(dòng)頻率必須至少每分鐘一次符合變更要求。頻率越高，校正效果越好。

2.2.3 調(diào)整精度

1.8 m寬皮帶機(jī)架承載1.6 m寬的皮帶，帶速3.85 m/s情況下，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。如1所示，調(diào)偏托輥的驅(qū)動(dòng)推桿每變化5 mm行程，皮帶運(yùn)行一周后，記錄皮帶位置變化量。根據(jù)數(shù)據(jù)，皮帶位置變化量約為推桿行程變化量的10倍，若要實(shí)現(xiàn)皮帶位置10 mm變化，則推桿行程變化精度需要達(dá)到1 mm。

表2為規(guī)格1.8 m寬帶式輸送-機(jī)額定物料流量7 500 t/h運(yùn)行，靜態(tài)和動(dòng)態(tài)條件下，糾偏托輥機(jī)械結(jié)構(gòu)主要參數(shù)測(cè)量和評(píng)估。

牽引糾偏托輥從靜態(tài)到加速旋轉(zhuǎn)需要的最大力矩：

T=F×i=1 500 N

式中：F為糾偏托輥勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)所需的最大牽引力，為500 N; i為加速旋轉(zhuǎn)時(shí)的加速系數(shù)，取最大值為3。

3 檢測(cè)信號(hào)的處理

3.1 實(shí)時(shí)信號(hào)的處理

由皮帶撓度檢測(cè)信號(hào)組成的曲線(xiàn)可以直觀(guān)地反映跑帶情況，清晰的皮帶撓度信號(hào)曲線(xiàn)可以顯示帶的性能，有助于開(kāi)發(fā)自動(dòng)糾偏系統(tǒng)控制軟件。要想達(dá)到良好的降噪效果，首先要在電腦上去除上面嘈雜的皮帶偏轉(zhuǎn)檢測(cè)信號(hào)的噪聲。

目前，通過(guò)小波變換去除噪聲的信號(hào)處理技術(shù)應(yīng)用最為廣泛。小波去噪的方法主要有模極大值法、相關(guān)法和閡值法，需要根據(jù)噪聲特點(diǎn)和應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行選擇。

3.2 控制邏輯設(shè)計(jì)

通過(guò)預(yù)測(cè)皮帶的偏轉(zhuǎn)趨勢(shì)并檢測(cè)皮帶的當(dāng)前位置，提前調(diào)整皮帶并相應(yīng)地校正滯后。因此，可以盡可能地控制帶運(yùn)動(dòng)的位置。皮帶運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的預(yù)測(cè)基于對(duì)最近一段時(shí)間皮帶運(yùn)動(dòng)路徑的分析。通過(guò)計(jì)算磁帶軌跡的線(xiàn)性度，確定磁帶離開(kāi)有限區(qū)域的時(shí)間和校正裝置。

4 結(jié)論

針對(duì)純機(jī)械連接以擋輥與皮帶接觸，通過(guò)皮帶的偏移傳導(dǎo)力驅(qū)動(dòng)機(jī)械裝置糾皮帶跑偏問(wèn)題，在統(tǒng)計(jì)分析了大量現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，研究了皮帶跑偏的影響因素，設(shè)計(jì)了機(jī)械式跑偏量檢測(cè)裝置，開(kāi)發(fā)了全自動(dòng)糾偏系統(tǒng)，并已經(jīng)在福建三鋼綜合料場(chǎng)及羅源新增產(chǎn)能項(xiàng)目里的燒結(jié)料場(chǎng)使用，在潮濕環(huán)境和粉塵環(huán)境下能正常完成糾偏工作且活動(dòng)靈敏不會(huì)生銹卡阻。自2017年8月試車(chē)運(yùn)行以來(lái)，兩臺(tái)堆取料機(jī)懸臂皮帶機(jī)在作業(yè)中基本不再需要人為調(diào)偏，生產(chǎn)效率得到提升，減少了非必要的物料損失和人力物力資源的浪費(fèi)，效果非常明顯。該產(chǎn)品在河南安鋼、新疆八鋼、廣東韶鋼、攀枝花攀鋼、六盤(pán)水水鋼等各大鋼廠(chǎng)均有使用。

參考文獻(xiàn)

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