矿井主运输对于矿井的正常开采至关重要。带式输送机是煤矿最理想的高效连续运输设备，与其他运输设备（如机车类）相比，具有输送距离长、运量大、连续输送等优点，而且运行可靠，易于实现自动化和集中化控制，尤其对高产高效矿井，带式输送机已成为煤炭开采机电一体化技术与装备的关键设备。尤其钢丝绳输送带具有拉伸强度大、抗冲击好、寿命长、使用伸长小、成槽性好、耐曲挠性好的优点，应用更为广泛。但是由于煤矿井下现场的特殊性，特别是巷道来压严重，变形较快时，常出现输送带接头钢丝绳抽动、异物砸伤钢丝绳、鼓包等现象。由于主运输送带运行速度较快，输送带钢丝绳发生的变化不易于观察，一旦发生撕带，几百万价值的输送带在短时间内就会严重毁坏，带来极大的直接和间接经济损失，矿用输送带纵向撕裂的检测装置的应用研究十分重要。
一、矿用输送带纵向撕裂的应用背景
矿用钢绳芯输送带是在输送带的内部纵向布置了许多钢丝绳，增加其抗拉强度，有效抑止了输送带的横向撕裂，但是输送带的纵向强度没有得到改善，使得纵向撕裂事故常有发生。输送带产生纵向撕裂的主要原因有以下几个方面:
1）输送带上物料的卡压导致的撕裂
该情况一般发生于溜槽的下部。因为溜槽的前沿与输送带之间的距离是有限的，而且输送带下面的缓冲托辊是间隔分布的，承载力的强度也是不均匀的。当运输的物料一侧的长度超过了这个距离时，容易使大块的物料卡在输送带和溜槽的前沿之间，进而造成输送带撕裂。
2）输送带发生跑偏导致的撕裂
输送带在运行的过程中，当一侧发生偏移较大时，就会在这一侧形成折叠或褶皱，输送带就会受到不均匀的拉力而被刮伤或划伤，造成输送带撕裂。
3）输送带抽芯导致的撕裂
当输送带受到剧烈的冲击力时，可能会使输送带中钢丝绳断裂，经过长时间外力的作用，断裂的绳头会从输送带的黏合处、接头处、磨损较严重的地方露到盖胶外。随着输送机的运行，钢丝绳可能会从输送机输送带的盖胶中抽出，造成输送带的撕裂。
4）异物的划伤导致的撕裂
这种撕裂一般也发生于溜槽的下部，常见的有2种情况：①由长且尖利的异物造成的划伤。如果进入溜槽的异物尺寸过大而不能通过时，异物就会卡在溜槽的下部，当输送带运行时可能发生撕裂；②尖利的异物造成穿透划伤。根据生产流程的需要，2条衔接的输送带首尾要存在一定的高度落差，这样才能给上方输送带上的物料存储一定大小的势能，当物料落在下方的输送带上时就会产生一定的速度。假如物料中混入了尖锐的异物，当其与输送带接触时因为惯性，异物的下部将直接将输送带穿透卡在托辊之上，而上部将被溜槽的前沿阻挡，这样异物就会像利刀一样威胁着输送带。
二、矿用输送带纵向撕裂的工作原理
1）采用光学三角原理和回波分析原理成像，使用非接触测量皮带撕裂裂缝宽度和深度的精密传感器。半导体激光器发出的激光经镜片聚焦到被测物体上，反射光线被镜片收集后投射到CCD上。信号处理器通过三角函数计算CCD上的光点位置得到被测物的距离信息。
2）激光器和摄像头分别装在上皮带的左右下侧，激光器向皮带底部发射一条带状激光，在皮带表面反射后由摄像头采集，并自动提取激光条纹中心，根据三角测距法分析皮带断面的高度和深度参数，实时输出到控制计算机。经计算机软件分析和数据还原，得到皮带底3D图像。可以直观判断是否发生撕裂现象。
三、矿用输送带纵向撕裂检测装置应用效果：
顾北矿南翼11-2平运胶带机型号DTL140/230/2×400，带速3.50m/s、运量2300t/h，2011年8月安装投入使用。2015年7月份安装了ZJS127D矿用输送带纵向撕裂检测装置。安装后极大了提高了生产效率。
未安装检测装置前，每天要安排专人对主运皮带接头及上下带面情况进行专项检查。人工检查皮带运行速度设置在0.6m/s左右，检查一遍需要时间约2.1h左右，且无法检测出皮带面内钢丝绳接头变化、断裂、严重锈蚀和破损等问题，采用纵向撕裂检测装置后，运行和检测同步进行，不仅能够直观的观察到钢丝绳变化情况，而且极大的减少了检查钢丝绳变化情况。同时矿井检修时间仅为2h，极大的减少了检查钢丝绳变化情况需要的时间。一年可多运煤62000t左右，年利润增加753.5万元。.png)
图2：完好带面钢丝绳情况 图3：钢丝绳接头
在节能方面，矿用输送带纵向撕裂检测装置在运行过程中消耗的电能主要包括设备的装机负荷。该设备的装机负荷约为700kW，在每年700h开机检测过程中，实际消耗的电能仅为45万kWh，按目前工业电价0.6元/kWh计算，每年仅需27万元。采用该系统后，由于该系统功耗<180W，整年需要的电费可以忽略不计，不仅有效的避免了空运转消耗的电能，而且减小了带式输送机气动频率和加长了设备的使用年限。
四、矿用输送带纵向撕裂检测装置主要组成部分
该装置由矿用隔爆型激光发射器、矿用隔爆型摄像仪、矿用隔爆兼本安型控制主机、设备固定支架、地面监控器及通信光缆等组成。
矿用隔爆型激光发射器：提供连续、稳定、高精度激光束。矿用隔爆兼本质安全型控制主机：为激光器和摄像仪提供电源，同时包含通 讯模块运用信息传输。矿用隔爆型摄像仪：用于图像采集，图像高速处理，处理完成后传输给上位 机软件。设备固定支架：为装置组成设备提供固定装置地面监控器：分析处理信号图形，智能判断是否发生纵向撕裂。
五、结语
矿用输送带纵向撕裂检测装置能够实现实时在线检测矿井主运输系统钢丝绳输送带钢丝绳芯运行情况，为故障的判断提供可靠、有效的依据，为及时判断故障提供保障，有效的预防了主运系统钢丝绳芯带式输送机的段带故障，科学降低了钢丝绳输送带的维护成本，为提高设备运行效率提供了有效保障。矿井运用该装置后，有效的保障了设备的正常运转，每年为企业减少资金投入1000余万元。
论文作者:陶荣颖
论文发表刊物:《基层建设》2018年第29期
论文发表时间:2018/12/12
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