带式输送机纵撕保护装置的设计及试验

赵帅帅

（太原煤炭气化集团有限责任公司，山西 太原 030000）

引言

带式输送机为综采工作面的关键设备，其胶带、传动机构、制动装置以及张紧装置的性能直接决定了其运输能力和运输效率。带式输送机在实际应用过程中会出现输送带纵向撕裂的事故，严重威胁着设备的高效运行，而且还会增加设备的运维成本[1]。因此，实现对带式输送机输送带纵向撕裂的预防保护，对降低设备维修成本，提升设备运行效率具有重要意义。

1 输送带纵向撕裂原因分析

纵向撕裂作为输送带的常见事故之一，不仅维修成本高[2]，而且维修耗时过长，影响工作面的运输效率，进而影响整个工作面的生产能力。在实践调研和理论分析的基础上，带式输送机输送带出现纵向撕裂事故常见的原因有：输送带内部钢丝绳撕裂；输送带发生跑偏撕裂；输送带存在物料或异物卡压的情况导致其撕裂；突发的巷道冒顶导致重物砸穿输送带并卡在托辊支架上，导致输送带发生撕裂。

综合分析导致输送带纵向撕裂的原因，可从两方面预防输送带纵向撕裂事故的发展。首先，加强对溜煤眼和煤仓入口的管理，避免重物对输送带造成较大的冲击；其次，从技术层面上解决导致输送带纵向撕裂的根本问题。

目前，针对输送带纵向撕裂事故的保护仅仅停留在事后保护，即输送带已经发生撕裂后通过外部检测系统（浮点支架检测装置、线型检测器、棒形检测器、撕裂压力检测器、带宽检测器、物料泄露检测器等）和内部检测系统（振动检测装置、超声波检测系统、导磁橡胶检测系统等）对事故进行重现。上述检测方式存在制造困难、成本高、误差大的问题[3]。为此，本文将基于超前保护理念设计一款纵撕保护装置。

2 纵撕保护装置的设计

根据输送带纵撕事故的原因设计防卡压纵撕装置和防异物穿透撕裂装置。

2.1 防卡压纵撕装置

为解决带式输送机输送带由于大物料卡压所导致纵向撕裂的事故，本着提前对大物料的卡压进行预测，以解决由于大物料卡压所引发的输送带纵向撕裂的问题，特设计如图1 所示的防卡压装置。

图1 输送带防卡压撕裂装置

如图1 所示，当有大块重物料由导料槽进入输送带后，会活动页板顶起同时向上触发行程开关；若物料过大无法通过时，行程开关将一直处于向上触发的状态，即可判定输送机存在卡大物料的情况。

2.2 防异物砸穿输送带撕裂装置

为能够准确及时检测出输送带被大块物料砸穿的情况，将原带式输送机的固定托辊改造为缓冲托辊，并在缓冲托辊下方安装一定数量的滚轮，当有物料穿透输送带后对应的附加力会传递至传感器，将传感器采取的数值与设定值进行对比，判断输送带是否被砸穿。基于上述理念，设计如图2 所示的防砸穿装置。

图2 输送带防砸穿撕裂装置

结合上述防卡压装置和防砸穿装置同时应用于带式输送机上，只要出现物料卡压和输送带砸穿的事故，即传感器检测到数值出现异常就停机保护，实现对输送带撕裂的超前保护[4]。

3 纵撕超前保护检测系统硬件选型及试验

3.1 检测系统的硬件选型

带式输送机纵撕超前保护检测系统的硬件设计主要对其中涉及到的传感器的控制器进行选型。该检测系统的两个防撕裂装置所配置的传感器为压力传感器，最终所确定的压力传感器型号为DD-4，DD-4 传感器的主要技术指标如表1 所示。

表1 DD-4 压力传感器技术指标

本系统所选用A/D 转换器的型号为ADC0808；选用性能优越，价格较低的8031 单片机。

3.2 带式输送机纵撕保护装置试验研究

为验证本文所设计纵撕超前保护装置的性能，本文选择在实验室进行模拟试验研究。本次模拟试验所选用带式输送机电机的功率为0.75 kW，电机转速为1 390 r/min，额定电流为2 A。带式输送机滚筒直径为200 mm，托辊直径为40 mm，输送带的宽度为300 mm。因工作面的倾角为5°，倾斜长度为2 m，实际运行速度为0.5 m/s。

根据“2”中设计的纵撕超前保护装置分别制作防卡压纵撕装置和防砸穿纵撕装置，并分别对两种功能进行试验研究。

3.2.1 防卡压纵撕保护装置试验研究

经试验可得：当物料块度不够大或者杆件的长度不够长时，防卡压纵撕保护装置不会发挥作用，即说明当物料块度不够大或者杆件长度不够长时不会发生卡压状态，从而不会导致输送带发生纵撕现象；当物料块度足够大或者杆件长度足够长时，会发生卡压现象，此时纵撕保护装置发生作用，并控制设备停机[5]。

3.2.2 防砸穿纵撕保护装置试验研究

当输送带被长条异物砸穿时，防砸穿纵撕保护装置会立即发挥作用，及时控制带式输送机整机停机，从而避免输送带发生纵向撕裂。

综上所述，当输送带出现卡压和砸穿故障发生其中一项时，在纵撕保护装置的作用下会立即控制设备停机，从而避免输送带发生进一步的纵向撕裂。

4 结语

带式输送机作为综采工作面的关键设备，在实际应用中为其配置各种保护分系统以保证工作面的运输效率和运输安全性。对于带式输送机纵向撕裂这一故障，传统保护方式仅是对其进行事后保护，无法对其进行超前预测。因此，为减少由于输送带纵向撕裂所导致的设备停机、维护成本过高等问题，设计防卡压纵撕保护装置和防砸穿纵撕保护装置，实现对输送带纵向撕裂的联合保护，避免纵向撕裂故障的发生，提升设备的可靠性，降低其运维成本。