带式输送机用断带保护装置的研究和应用

胡永宏

（山西汾西矿业（集团）有限责任公司双柳煤矿， 山西 吕梁 033300）

引言

胶带运输机是煤矿企业开采煤炭的核心技术装备，在长久的应用中不断得到完善和提升，开始向大运量、长距离、大倾角、大功率和高带速方向发展，但是如果出现断带或者逆止器失效等问题，就会引起输送带逆转，损毁输送结构，导致胶带和机架损坏，从而输送带上的煤炭滑落堆积在巷道口引起堵塞，影响企业生产效率，造成严重经济损失。带式输送机断带是煤矿企业生产中的一大威胁，需要采取积极的预防措施。除尽量避免不当操作，防止断带事故，技术人员还应采取相应的保护措施，确保断带保护装置正确、及时动作，防止事故扩大。

1 断带保护装置的常用类型

1）电控偏心轮式。各类断带保护装置中，电控偏心轮式是一种带有电控装置部件的偏心轮机构，一旦出现断带事故，该装置可通过电控装置动作来控制皮带和偏心轮之间的接触，通过输送带下滑力来有效制动输送带。电控偏心轮式断带保护装置结构较为简单，具有良好的同步性，但可靠性不高，而且制动力较弱[1-2]。

2）单向托辊+阻尼板摩擦制动式。该设计基于全线摩擦制动原理，单向托辊与输送带之间产生滑动摩擦力，可对上部输送带产生制动效果，下方输送带则于下垂状态下接触阻尼板，直接产生滑动摩擦阻力，可有效避免输送带下滑。然而该设计方案改造费用不菲，需要全程铺设阻尼板，而且全部都要采用单向托辊，应用受到较大限制。

3）楔块式。该型装置加装了可自锁的楔块结构，断带事故发生后，输送带向下压在楔形闸块以及触发辊轮上，触发辊轮在输送带下滑时产生摩擦力的影响下沿轴座长槽顺应下滑，并激发楔形闸块动作，受到输送带作用力的影响启动自锁，进而将输送带空载边固定在楔形闸块之间，达到制动的目的。该型装置结构简单，而且动作比较灵活，但存在同步性差的缺点，可能会导致输送带二次受损。

4）整体式。该型装置的设计特点在于整体设计、分体安装，和带式输送机相互独立，便于安装、操作灵活，可有效防止制动状态下输送机二次受损的问题。该保护装置抓捕力较强，与分散式装置相比高出10倍左右，动作灵活、可靠性较高[3-4]。

2 全断面液压断带保护装置的应用

全断面液压断带保护装置集成了机电液多个系统，具有强大的抓捕力，而且传动稳定，液压系统优点得到充分体现，抓捕操作时可有效避免输送带二次受损。系统如图1所示。

图1 全断面液压断带保护装置结构图

该装置集成了制动机构、断带信号采集装置、液压系统以及电气控制部件四个模块。制动机构组成部分包括上、下两个抓捕机架。液压系统则包括液压泵站、执行油缸、蓄能器和油管等多个装置。电气控制系统主要是隔爆兼本质安全型电控箱和内部附属电控设备。断带信号采集装置包括编码器以及信号采集器等设备。

信号采集系统工作时，由编码器负责对输送带运行方向、速度快慢等数据进行采集，利用传感装置来评估输送带悬垂度和张力状态，以此对输送带有无断带事故作出综合判定。信号采集装置的断带检测设计为两点式，编码器布置如图2所示。

运转状态下，带式输送机断带保护装置的电控系统与输送带同步旋转的编码器传输的信息数据进行不间断采集，并对输送带作业状态做出评估和判断。一旦出现断带事故，上输送带运行出现偏差，方向出现异常变化，同时运行速度逐渐减缓到零，继而加速下滑。同时，下输送带运行速度大幅增加，但运行方向并无异常变化，此种状态下可对比分析3和4编码器提示的运行方向和速度快慢，最终可以明确输送带运行状态，判断出有无发生断带事故。

正常运行状态下，输送机信号采集装置传输信号并无异常提示，此时电控箱没有向外释放动作处理信号，相应的抓捕装置也处于张弛状态。一旦出现输送机传送带断带事件，来自传感器以及编码器的采集信息将出现异常表现，信号采集系统向电控系统发送这些异常信号，后者对信号数据加以综合判断分析，最终明确断带事故并立即向外发出信号指令，输送机系统动力电源第一时间被切断，断电状态下的输送机无动力输出[5]。电液换向阀上电动作，压力油从液压系统中瞬间涌入执行油缸无杆腔，为抓捕机构提供驱动力，后者则完成抓捕动作，楔块向输送带施加摩擦制动力，避免输送带继续下滑。

结合现场试验检测发现，全断面液压断带保护装置反应灵敏、操作灵活，完成抓捕动作所需时间不超过0.9 s。假设主运皮带运行速度最大限定值为4 m/s的情况下，该型装置释放的抓捕力瞬间可达400 kN，从断带事故出现到执行抓捕动作完成，输送带向前滑动距离最多仅为3.6 m[6]。

图2 双编码器断带检测设计示意图

3 结语

全断面液压断带保护装置可有效改善以往断带保护装置的固有缺陷，抓捕力、可靠性以及可维护性较高、动作灵活。通过应用全断面液压断带保护装置，技术人员可以全程开展断带检测，有力支持了煤矿企业安全生产。