摘要：带式输送是散粒物料运输的主要方式，尤其是在煤炭运输过程中起到了至关重要的作用。受到使用年限、工作强度、气候环境腐蚀和偶然性冲击等因素的影响，输送皮带机的皮带经常发生撕裂事故，严重者会造成整条输送线路的损毁。
关键词：输煤皮带机；皮带撕裂；监测装置设计
引言：
在整个煤矿运输及电厂、炼化输煤系统运输环节过程中，诸多的机械运行设备中皮带是其最薄弱的地方，但是其皮带的成本点占运输成本机器的45％左右。因此设计一款皮带撕裂检测装置是非常有意义的。
1皮带常见撕裂原因和现象丰要有：
1.1皮带跑偏撕裂
在皮带运行过程中，有时候皮带会受到冲击或者局部煤炭堆积不均匀，导致皮带出现单侧跑偏，此时皮带会出现褶皱堆积或者皮带折叠现象，如果长时间处于跑偏情况，皮带就会在硬物或者尖锐物件的刮伤之下出现撕裂，从皮带跑偏到皮带撕裂往往需要一个较长的过程，往往都能够在跑偏出现伊始就发现这一现象；
1.2抽芯撕裂（只发生于钢丝芯皮带）
皮带在剧烈的冲击力作用下，有时会造成皮带中的钢丝断裂，经过长时间的磨、压、折、拉等外力作用，断裂的钢丝断头露出橡胶之外。
1.3物料卡压堵塞撕裂
煤炭堆压堵塞导致的撕裂，皮带运输机械末端往往都会有一个溜槽，以便于皮带回转，当运输大量煤炭时，会在溜槽口溢出，堵塞托辊和皮带之间的空隙，其次是过量运输煤炭，皮带与托辊之间的摩擦力增大，也会导致撕裂现象；
1.4异物划伤
这种损伤也是发生在溜槽下部，根据流程需要，两条皮带的首尾衔接处要达到一定的空间落差，这样就给上部皮带的物料积蓄了一定的势能，当落到下部皮带时自然产生一定的速度。如果物料中意外混入尖锐利器，在接触皮带时由于惯性作用。利器下部直接穿透皮带卡在托辊上，形成利刀，在皮带向前运动的过程中造成撕裂。
2装置安装与保护动作原理
装置安装在转接塔漏斗和溜槽附近，沿运行方向距离落料点5～10m的托辊架之间。当皮带发生撕裂破损时，破损处突出的橡胶或外露的钢丝断头，高速撞击此装置的钢丝，钢丝拉动配重向上运动脱离接近开关的检测范围，使接近开关输入给PLC的开关量信号产生变化，保护程序将使皮带及时停转。
假如发牛撕裂的位置恰好在皮带底部的圆弧角处，钢丝改向支架顶端的尼龙小轮受到撞击，支架将向皮带运行方向发生倒伏，同样可以使钢丝拉动配重，产生信号变化。装置产生信号后，若因皮带破损处的形状、位置等原因，钢丝没有与皮带破损处突出的橡胶或钢丝；卷断头即时脱离，而由于惯性。皮带仍旧向前运动，配重被持续拉到槽钢顶端的鼓形尼龙轮处，配重无法通过尼龙轮与槽钢的间隙，此时钢丝与配重之间的铜制小钩由于质地较软将发生形变，配重脱离钢丝，落于地面，因此在及时检出故障的同时，铜质小钩可以有效防止因钢丝受拉力过大致使检测装置损坏的情况，也避免了对皮带的二次损伤。
3装置特点
结构相对简单，成本低，制造和安装都比较方便。主体结构只分为4个部分，底部槽钢横梁，钢丝周定端立柱（角钢），鼓形尼龙轮槽钢，钢丝改向支架。4部分连接处均设计成可调节结构，对于宽度不同、槽倾角不同的皮带都通用。
采用配重张紧的钢丝设计，提高了灵敏度。尼龙轮和不锈钢轮轴旋转灵活，很好地避免了因锈蚀等原因而产生的动作卡死、失灵等情况；采用了全封闭外壳的电感型接近开关，比机械式开关更适应煤炭港口的煤尘、盐雾环境，寿命更长。
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钢丝改向支架的设计，保证了钢丝拦索近似于皮带承载面底部轮廓，保证了各个监测点到皮带底部的距离相同。由于支架可以向前倒伏，即使皮带撕裂处撞击到支架P也可以使钢丝拉动配重运动，这样整条钢拦缆索上没有检测的漏点。
钢丝与配重间的铜质小钩，保证皮带破损橡胶或钢丝芯断头与检测钢丝钩死而无法快速脱离的时候，钢丝与配重及时断开，既可产生故障信号，又保证了设备的安全。
5输煤皮带机皮带撕裂检测装置设计分析
由于皮带撕裂的事故率较高，且皮带撕裂对于企业的经济效益造成极大的影响，因此，在实际工作中往往需要对皮带撕裂现象进行预防和控制，从防治思路上来讲，主要有两种，其一是对皮带是否出现撕裂进行检测分析，并对不同程度的撕裂情况进行针对性的补救措施，其二是根据当前皮带撕裂的主要类型，以及导致出现这些撕裂情况的外界诱因，对皮带运输机械进行适当的防护，从这两方面入手，就构成了输煤皮带机皮带撕裂检测装置的两大功能模块。
从皮带撕裂检测装置的发展历程来看，撕裂保护主要还是以现场检测、阶段性护理和维修更换为主的接触式为主，这类检测方式能够避免皮带受到一些典型撕裂诱因的影响，但是工作效率较低，在自动化程度日益发展的今天，很难发挥时效，结合状态监测技术，采用先进的视频监控、光电传感监控和超声波扫描，可以对皮带的显性撕裂和内部隐性撕裂进行实时监控，大大提高了检测效率。本文以钢绳芯皮带为例，论述撕裂监测装置的设计思路。
钢绳芯皮带强度、韧性较好，往往不易出现撕裂，但是在复杂环境下，其内部钢丝绳往往会出现不同程度的断裂和绞丝，从检测装置设计上来讲主要分为两个功能模块，其一是煤炭平整和异物保护装置，再者是皮带损伤诊断检测装置。煤炭平整装置，主要是采用连杆机构，沿皮带面合理设置平整推杆的距离，在固定装置的辅助作用下，确保待运输的煤炭能够在皮带平面内分布均匀，避免因为煤炭的局部堆积过量而出现的跑偏撕裂和堆压撕裂等。因此，连杆机构必须能够保持稳定高度，且能够耐受一定冲量的重物的冲击，连杆平整面，往往采用高强度的钢材设计；异物保护装置则包括了对皮带运输物料的异物识别和异物去除，以及皮带溜槽结合处的异物保护和清除，根据皮带的功率和承受能够，对特定尺寸以上的煤炭群、异物群甚至是散落在物料上的工具等，要进行及时的识别、踢出或者向管理人员进行警报。溜槽处容易堆积物料和异物，可以采用人工清理和自动去除相结合的方式，在溜槽卡口处，设置物料槽，当物料槽堆满时，则通知管理人员进行清理。
对于皮带进行状态监测，可以提前发现皮带中出现的微小断裂、绞丝和撕裂，对于大面积撕裂情况，则可在表面监控设备的辅助下及时发现，并通知设备维护管理部门进行更换维护，对于隐性故障，目前主要采用的是滚轮式超声波检测装置，该检测装置由换能器、电子放大器和报警器组成，英国有其发明专利。当皮带正常工作时，每个发射换能器以该频率发射超声波，接收换能器将经过一定时间后收到回波。当皮带发生纵向撕裂事故时，接收器接收到的信号比皮带完好时收到的信号弱，而且接收到信号的时间比皮带完好时收到的时间要长。纵向撕比皮带完好时收到的信号弱，而且接收到信号的时间比皮带完好时收到的时间要长。纵向撕裂的事故是否发生可根据皮带信号的强弱和信号持续的时间来判定。为此，该装置可提供作为皮带纵向撕裂程度的预报或者作为限制损坏程度而自动停止皮带运行的装置。该装置的超声波是通过祸合到皮带上的，中间环节多，其耦合问题有一定的难度，目前都用在地面的输送机上。
结束语
带式输送是散粒物料运输的主要方式，尤其是在煤炭运输过程中起到了至关重要的作用。受到使用年限、工作强度、气候环境腐蚀和偶然性冲击等因素的影响，输送皮带机的皮带经常发生撕裂事故，严重者会造成整条输送线路的损毁。本文针对输送皮带机的工作原理和工作环境，重点剖析了输送皮带机皮带撕裂的主要形式和诱因，并设计了针对性的撕裂检测装置，降低了皮带撕裂事故率。
参考文献：
[1]李卓健.输煤皮带机皮带撕裂检测装置的设计[J].科技传播.2017（13）
[2]赵志斌，陈洪良，房勇.输煤皮带撕裂检测装置的研制与应用[J].东北电力技术.2017（10）
[3]顾凯，陈伟，汪大春.输煤皮带机皮带撕裂检测装置的设计[J].设备管理与维修.2018（05）
论文作者:侯东东
论文发表刊物:《基层建设》2019年第17期
论文发表时间:2019/9/9
标签：皮带论文; 钢丝论文; 装置论文; 溜槽论文; 物料论文; 煤炭论文; 异物论文; 《基层建设》2019年第17期论文;