帶式輸送機(jī)皮帶跑偏原因分析及自動糾偏措施研究

陳 偉

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)地煤青磁窯煤礦， 山西 大同 037007）

引言

帶式輸送機(jī)對物料進(jìn)行運(yùn)輸時(shí)，若跑偏現(xiàn)象出現(xiàn)在輸送機(jī)中，而且比較嚴(yán)重時(shí)，就會導(dǎo)致輸送機(jī)出現(xiàn)以下問題，如降低運(yùn)輸效率、撕帶出現(xiàn)在輸送機(jī)中、燒毀電機(jī)等，使其生產(chǎn)效率受到影響[1-2]。

1 9103 工作面概況

在晉能控股煤業(yè)集團(tuán)某礦9103 綜采工作面中，選取運(yùn)煤的是DSJ100/100/2×200 帶式輸送機(jī)、SGZ764/500 型刮板輸送機(jī)，安裝帶式輸送機(jī)的長度是970 m，表1 為DSJ100/100/2×200 帶式輸送機(jī)的技術(shù)參數(shù)表。

表1 DSJ100/100/2×200 帶式輸送機(jī)技術(shù)參數(shù)表

由于輸送機(jī)自動化程度、維護(hù)管理的水平與安裝工藝的限制，在該工作面中，在回采開始的400 m一共發(fā)生的其跑偏事故就有8 起，包括4 起撕帶事故（撕帶長度一共是312 m）、1 起燒毀電機(jī)事故、3起斷帶事故，造成工作面的生產(chǎn)停工6.5 d，造成的經(jīng)濟(jì)損失為124.6 萬元，使工作面的回采的高效性與安全性受到限制。

2 帶式輸送機(jī)跑偏機(jī)理分析

經(jīng)過記錄與統(tǒng)計(jì)該工作面帶式輸送機(jī)的跑偏長度、跑偏量、跑偏位置等參數(shù)，確定以下幾個(gè)方面就是帶式輸送機(jī)有跑偏事故發(fā)生的主要原因。

1）輸送帶受力不均。因?yàn)樵摴ぷ髅娴妮斔蜋C(jī)有比較長的運(yùn)輸距離、安裝輸送機(jī)時(shí)比較差的安裝質(zhì)量與有力長期作用于部分托輥而導(dǎo)致其變形等，造成有徑向與橫向作用力Fy與Fx從輸送帶中產(chǎn)生。當(dāng)摩擦力Fx'小于Fx時(shí)，其發(fā)生跑偏的方向是受力大的一邊；但是其徑向作用力Fy的分布呈不均勻走向時(shí)，其跑偏方向是拉應(yīng)力大的方向，從圖1 中可以看出的。

圖1 帶式輸送機(jī)受力不均跑偏示意圖

2）輸送帶的接頭不合格。鋼芯是DSJ 型帶式輸送機(jī)里面的結(jié)構(gòu)，阻燃橡膠是外部使用的材質(zhì)，其帶式輸送機(jī)的輸送帶使用的方法主要是對接，在對接之后，需要冷補(bǔ)的位置是接頭的位置，因?yàn)樵趯訒r(shí)，接頭位置的平直是無法保證的，所以在0.5 m 以下的偏差存在于接頭之前與之后的輸送帶的邊沿中，當(dāng)物料被運(yùn)輸時(shí)，接頭位置的皮帶由于滾輪的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生摩擦力不均與作用于其兩邊，進(jìn)而造成了跑偏。

3）輸送帶張緊不合理。該工作面的輸送機(jī)選用調(diào)整其張緊力的裝置是游動車自動張緊裝置，可是由于以下原因的影響即使是調(diào)整了其張緊可仍有偏差存在，其原因包括輸送帶所具有的勃彈性特征與運(yùn)輸物料的實(shí)際重量。在輸送帶處于松弛狀態(tài)時(shí)，就會降低滾筒和輸送帶之間的摩擦力，有橫向的震動發(fā)生，進(jìn)而有跑偏現(xiàn)象出現(xiàn)。

3 紅外線智能自動調(diào)偏系統(tǒng)的應(yīng)用

為了解決9103 工作面帶式輸送機(jī)跑偏問題，經(jīng)過研究，將紅外線智能自動調(diào)偏系統(tǒng)進(jìn)行安裝。

3.1 調(diào)偏系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)成

糾偏系統(tǒng)與紅外線監(jiān)測系統(tǒng)等構(gòu)成了紅外線智能自動調(diào)偏系統(tǒng)。

1）控制器與紅外線發(fā)射器構(gòu)成了紅外線檢測系統(tǒng)。接收端子與發(fā)射端子組成了紅外線發(fā)射器，H 架上安裝著紅外線發(fā)射器，而且皮帶距接收端子與發(fā)射端子有5 mm。并紅外線光帶被紅外線發(fā)射器所發(fā)出，而且紅外線光帶是穩(wěn)定的連續(xù)的，其寬度是0.3 m。

2）從圖2 可以看出，PLC 控制器、蝸桿傳動機(jī)構(gòu)、位置檢測元件、調(diào)偏托輥等構(gòu)成了糾偏系統(tǒng)。調(diào)偏托輥下安裝著蝸桿傳動機(jī)構(gòu)，并用電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，電機(jī)的功率是5.5 kW，進(jìn)而使調(diào)偏托輥旋轉(zhuǎn)起來。

圖2 糾偏系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

3）紅外線智能自動調(diào)偏系統(tǒng)一共有4 套被安裝在了該工作面的帶式輸送機(jī)中，相鄰2 套系統(tǒng)之間的安裝距離是300 m，在4 套系統(tǒng)中，任意1 套系統(tǒng)內(nèi)的糾偏系統(tǒng)的后方1～2.0 m 內(nèi)安裝著紅外線監(jiān)測系統(tǒng)。

3.2 調(diào)偏系統(tǒng)的工作原理

在帶式輸送機(jī)運(yùn)行過程中，連續(xù)均勻的紅外線被紅外線發(fā)射器所發(fā)出，而且接收端子會把紅外線全部接收，現(xiàn)在，糾偏動作就不會被糾偏系統(tǒng)所進(jìn)行；如跑偏現(xiàn)象出現(xiàn)在帶式輸送機(jī)時(shí)，紅外光束中的部分光束就會被輸送帶中的跑偏部分所遮擋，接收端子對輸送帶發(fā)生跑偏的位移量進(jìn)行判斷的依據(jù)就是光束被接收到的寬度，而且把接收到的全部數(shù)據(jù)輸送到PLC 控制器中，然后蝸桿傳動系統(tǒng)根據(jù)接收控制器發(fā)出的信號進(jìn)行調(diào)整，并發(fā)出警報(bào)。當(dāng)進(jìn)行調(diào)整時(shí)，系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控輸送帶實(shí)時(shí)的跑偏量，一直到輸送帶運(yùn)行平穩(wěn)為止。

3.3 調(diào)偏系統(tǒng)存在的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)

1）簡單結(jié)構(gòu)。該裝置擁有比較簡單的結(jié)構(gòu)，當(dāng)實(shí)際應(yīng)用時(shí)，維護(hù)與操作均比較簡便，并且成本費(fèi)用不高，能夠在采掘工作面帶式輸送機(jī)的不同型號中應(yīng)用。

2）自動化水平較高。該系統(tǒng)中輸送帶的跑偏量的監(jiān)測主要使用的就是紅外線，發(fā)送指令、傳輸數(shù)據(jù)等主要使用的是PLC 控制器，和之前的糾偏托輥進(jìn)行對比，該系統(tǒng)的的自動化水平比較高，使輸送帶糾偏的工作強(qiáng)度下降。

3）使用效果較好。在輸送帶的跑偏量不小于5 mm時(shí)，就會有保護(hù)動作做出，而且保護(hù)動作的時(shí)間范圍是1～3 s，能夠很好地避免有跑偏出現(xiàn)在輸送帶中，防跑偏的成效良好。

4）在應(yīng)用該系統(tǒng)時(shí)，仍然有不足存在，主要有下面兩個(gè)方面：在該系統(tǒng)內(nèi)，電控元件是PLC，并且PLC 控制器受到巷道中設(shè)備的震動、噪音、高次諧波的干擾，誤執(zhí)行了保護(hù)動作；經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用得知，該系統(tǒng)使用的帶式輸送機(jī)跑偏量的范圍是0.3～0.5 m的效果最佳，在輸送帶的跑偏量在0.5 m 以上或有竄跳出線時(shí)糾偏的效果不佳。

4 結(jié)語

2020 年4 月21 日，晉能控股煤業(yè)集團(tuán)某礦將4套紅外線智能自動調(diào)偏系統(tǒng)安裝在了9103 工作面的帶式輸送機(jī)中，直到同年10 月，經(jīng)過6 個(gè)月的實(shí)驗(yàn)得知，該系統(tǒng)的應(yīng)用降低了帶式輸送機(jī)故障發(fā)生率，而且糾偏的效果最佳，攔截跑偏現(xiàn)象34 次，控制跑偏時(shí)間為5～10 min，1 起由于輸送機(jī)跑偏而造成斷帶、撕帶等事故都沒有發(fā)生，使維修輸送機(jī)的費(fèi)用降低了60 多萬元，確保了帶式輸送機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全性，使用效果非常明顯。