基于多点检测的防止带式输送机皮带纵向撕扯程度扩大的保护装置

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2312-5042-8902

作者简介：孙晔（1979—），男，硕士，高级工程师，研究方向为港口煤炭码头大型机械设备的自动化控制系统设计与系统分析等。

摘要：秦皇岛港煤五期卸堆线流程共有带式输送机27条，由于长年处于运转状态，其皮带因老化磨损严重，皮带自身扯边、表面漏钢丝等问题时有发生，如果不能进行有效检测，则皮带损坏程度将被扩大，严重的会使整条皮带完全损坏。针对此问题，煤五期自主设计研制了基于多点检测的新型皮带防纵向撕扯程度扩大的保护装置，从根本上解决了在原设计中皮带发生纵向撕扯时保护装置迟报警或不报警，而皮带实际无纵向撕扯，保护装置却误报警的缺陷，为公司安全稳定生产打下了坚实的设备基础。

关键词：带式输送机 皮带纵向撕扯 多点检测 保护装置

中图类号：TD528.1

近几年，受国际疫情等因素的影响，全球经济出现了大幅度下滑，而能源则成为了国家发展的立足之本，作为我国重要能源输出港的秦皇岛港在我国发展战略中起着至关重要的作用。在秦皇岛港众多煤炭作业单位中，煤五期是其煤炭作业的中坚突出力量，煤五期的作业效率将直接影响秦皇岛港煤炭运输发展的战略目标。

秦皇岛港股份有限公司煤五期卸堆线流程中共有带式输送机27条，总长度为35 000 m由于带式输送机长年处于运转状态，其皮带因老化磨损严重，皮带自身出现扯边、表面漏钢丝等问题已呈上升趋势[1]。此类问题如果出现后不能进行有效检测，合理控制，则皮带损坏程度将被扩大，严重时可以使整条皮带完全损坏，而损坏后的恢复需要大量的人力、物力及停机时间，给公司生产作业带来了严重影响，对公司效益造成了巨大的损失。

1煤五期皮带防纵向撕扯保护装置使用现状

煤五期原设计带式输送机防纵向撕扯程度扩大的保护装置为磁铁式机械动作开关，其使用过程中开关经常出现皮带撕扯误报警、迟报警和不报警的情况，保护装置作用大打折扣，为了能够改变这种情况，后续对开关进行了多次改进，改进后其使用情况有所改善，但仍无法达到现场皮带运行的保护需求，皮带纵向撕扯保护的及时性、准确性、易安装性及易维修性仍需进行提升[2]。

2煤五期皮带防纵向撕扯保护装置研制设计

就目前带式输送机所使用的皮带防纵向撕扯程度扩大的保护装置来看，较为先进的是采用激光辅助技术及采用高速工业红外摄像机图像识别技术的保护装置[3]，其检测短距离皮带时报警较为准确，随着皮带的距离增加报警准确度会有所下降，而红外摄像机图像识别技术会受光照不均、粉尘、湿度、皮带振动以及皮带自身磨损程度不一等因素影响，使采集的图像不清晰甚至模糊，而进行激光辅助技术，其多道性激光会比单道性激光的检测精度高，但在使用时皮带面上如果有水，图像采集仍然存在误差，检测准确度会大打折扣[4]。在对新型保护装置设计时需将以上影响因素考虑在内，开关应实现多点安装，多点检测，开关动作皮带即停止运行，开关动作后如皮带出现撕扯，可将纵向撕扯长度控制在10 m范围以内，可有效保证皮带的完好。

根据现场使用情况，对现阶段使用的皮带防纵向撕扯程度扩大保护装置的缺陷进行了调研，并根据调研结果提出了对新保护装置设计需求，在进行方案可行性分析的基础上，对新型基于多点检测的皮带防纵向撕扯程度扩大保护装置进行了研制设计。

2.1现使用皮带防撕扯保护装置缺陷调研

经过现场调研，现阶段使用的皮带防纵向撕扯程度扩大保护装置存在保护装置整体机构易锈蚀损坏，机构动作配重晃块易卡滞错位，机构灵活性能较差，设计结构形式单一、需要进行现场焊接、安装及维修不便，限位线路故障不易处理等缺陷。

2.2新设计皮带防撕扯保护装置需求

针对现阶段使用的皮带防纵向撕扯程度扩大保护装置缺陷调研结果，提出对新型保护装置的设计使用需求主要包括保护装置整体机构耐锈蚀，尽量减少或消除积煤对机构动作的影响，机构动作灵敏可靠、机构安装及维修方便、现场安装免焊接、可根据现场情况对安装高度进行有效调节，加入中间接线盒，线路通过接线盒内端子进行连接等。

2.3新型皮带防撕扯保护装置研制设计

根据原设计缺陷调研及新设计需求，在对新型皮带防纵向撕扯保护装置进行设计时，机构整体设计采用了304不锈钢材质，安装时使用免焊接卡具进行固定，并在装置中加入了挡煤板、高度可调式钢丝绳挂钩、钢丝绳导向轮、装置动作配重块、检测限位、高度调节安装孔及中间接线盒等设计，从根本上解决了原设计的缺陷。由于煤五期带式输送机均为长距离皮带，为此分别设计了安装于皮带头部的工作面保护装置和安装于中部与尾部的非工作面保护装置，以保证装置在皮带各个点位检测的准确有效[5]。

2.3.1皮带工作面防撕扯保护装置研制设计

在对工作面皮带防纵向撕扯程度扩大保护装置设计时，通过钢丝绳固定板、钢丝绳挂钩和装置动作立架将牵动装置机构动作的钢丝绳平行安装于与工作面皮带下方，保护装置主要由底座板、钢丝绳固定板、装置动作立架、钢丝绳、钢丝绳挂钩、导向轮、配重块、晃片、限位开关组成，装置底座板通过固定螺栓安装固定于带式输送机钢结构横梁上，装置各部件依次安装于底座板上。皮带工作面防纵向撕扯程度扩大保护装置钢丝绳固定板垂直固定于底座板一侧，板上设有可调节钢丝绳安装高度的调节安装孔，可根据现场不同工况对钢丝绳安装高度进行有效调节。保护装置动作立架垂直固定于底座板另一侧，立架上设有可调节导向轮安装高度的调节安装孔，可根据现场不同工况对导向轮安装高度进行有效调节。立架上还设有导向轮、钢丝绳、连接钩、配重块、配重块挡片、晃片、限位开关、挡煤板以及接线盒安装架，钢丝绳绕过导向轮与连接钩一端相连，连接钩另一端与配重块相连，配重块下部安装有使限位开关动作的晃片，在晃片的相对位置安装有装置检测限位开关，在配重块前方和后方安装有使配重块在相应槽内动作的配重块挡片，还设有防止配重块积煤的挡煤板，进行限位开关线路接设的中间接线盒安装的接线盒安装架。

在皮带出现纵向撕扯时，皮带扯出的边或漏出的皮带钢丝刮到保护装置钢丝绳后，保护装置钢丝绳动作带动配重块向上移动，配重块上的晃片随配重块向上移动，晃片向上移动至限位开关晃不到晃片位置时，限位开关动作并将信号反馈至控制系统PLC内，由PLC控制程序对皮带机进行控制及报出相应故障信息，以达到保护装置检测保护功能。皮带工作面防纵向撕扯程度扩大保护装置整体安装于皮带头部导料槽下方，可对皮带工作面起始部位纵向撕扯进行检测，现场安装如图1所示。

2.3.2皮带非工作面防撕扯保护装置研制设计

在对非工作面皮带防纵向撕扯程度扩大保护装置设计时，通过钢丝绳固定板和装置动作立架将牵动装置机构动作的钢丝绳平行安装于与非工作面皮带下方，保护装置主要由支架固定卡片、钢丝绳固定板、装置动作立架、钢丝绳、导向轮、配重块、晃片、限位开关组成，装置钢丝绳固定板和装置动作立架通过支架固定卡片分别垂直安装固定于带式输送机两侧的钢结构横梁上，装置各部件依次安装于钢丝绳固定板和装置动作支架上。其工作原理与工作面皮带防纵向撕扯程度扩大保护装置基本相同。皮带非工作面防纵向撕扯程度扩大保护装置安装于皮带中部改向滚筒非工作面皮带下及皮带尾部清扫器前方非工作面皮带下，可对皮带中间及尾部非工作面皮带运转部位纵向撕扯进行检测，现场安装如图2所示。

2.4新型皮带防撕扯保护装置上位界面设计

在秦皇岛港煤五期工程上位机操作系统的翻堆线作业系统中，对应翻堆线流程中现场带式输送机皮带，设计并编写了皮带纵向撕扯故障（即撕裂故障）信息报警界面，故障报警信息与现场每个点位的新型皮带防纵向撕扯程序扩大保护装置相匹配，现场每个防撕扯程度扩大保护装置均对应一条故障报警信息，能够清晰准确地反馈带式输送机皮带的纵向撕扯故障[6]。

3结语

煤五期带式输送机皮带防纵向撕扯程度扩大保护装置的投入使用，可准确检测皮带纵向撕扯，并停止皮带运行，对皮带起到了有效的保护作用。从根本上解决了原设计中此保护装置经常出现误报警、迟报警、不报警的问题。从2021年投用至今，新型皮带防纵向撕扯程度扩大保护装置运行稳定可靠，为煤五期设备安全稳定生产打下了坚实的设备基础。

参考文献

[1] 史锋.皮带机输送带撕裂产生的原因分析及预防[J].矿业装备，2023（11）：168-170.

[2] 刘晖.带式输送机断带保护装置的分析和应用[J].机械管理开发，2020，35（1）：99-100.

[3] 王晓.皮带机防跑偏及纵向撕裂保护装置研究[J].当代化工研究，2023（10）：94-96.

[4] 徐仁锋，孟宪军，贾东.一种线激光皮带撕裂检测装置在准能选煤厂的应用[J].山西焦煤科技，2023，47（2）：35-37.

[5]杨亮.煤矿带式输送机胶带纵向撕裂检测与保护系统研究[J].能源与环保，2023，45（5）：247-251，263.

[6] 熊念强，文锋，李清，等.带式输送机胶带撕裂检测技术综述[J].煤炭工程，2022，54（7）：79-85.