皮带机综合保护预警装置集成与应用

李鹏华　李元杰（.山钢股份莱芜分公司炼铁厂，山东　莱芜　704；.中煤科工集团西安研究院有限公司，陕西　西安　70077）



皮带机综合保护预警装置集成与应用

李鹏华1李元杰2
（1.山钢股份莱芜分公司炼铁厂，山东莱芜271104；2.中煤科工集团西安研究院有限公司，陕西西安710077）

摘要：皮带输送机是煤炭、冶金及电力等工业运输固体物料的主要设备，由于受皮带机自身性能的影响，在生产中易出现不同程度的故障而影响正常生产。针对影响皮带机可靠性运行中存在的皮带机漏斗糊堵、跑偏、划伤、撕裂、断裂等问题，采取自动报警保护装置及时及早发现隐患，降低损失，提高皮带机运行可靠性。皮带机综合保护预警装置的集成与应用效果明显，企业降本增效意义巨大，有较高的推广应用价值。

关键词：皮带机；可靠性；保护装置；自动报警

0. 前言

冶金、煤炭及电力等工业固体物料在传输过程中主要靠皮带运输机，在运输过程中易出现皮带漏斗糊堵、皮带跑偏、划伤、撕裂、断裂等一系列问题，不仅给岗位工作带来压力，还大大影响了生产效率。因此，如何解决皮带机在运转过程中出现的这些问题，是目前企业提高生产效率的迫切要求。

本课题以莱芜钢铁炼铁厂银前原料区域皮带机为主要研究及实验对象。该区域现有皮带机八十余条，担负着1台265㎡烧结机的受卸及供混任务。从目前皮带机运行及使用情况来看，皮带机受自身性能的影响，设备故障率高，皮带机经常出现跑偏、撒料、堵漏斗等现象，影响安全稳定生产。因此，在岗位人员减少生产量不减少的情况下必须提高皮带机运行的可靠性，消除皮带机在运行中的不稳定因素，更好地提高生产效率。

1. 存在的问题

通过对皮带机实际运行中存在的问题进行研究与分析，发现影响皮带机运行可靠性的主要因素有以下几点：

1.1漏斗糊堵、皮带撒料现象频繁发生

在生产过程中皮带机由于受物料特性和漏斗本身设计的影响，在某一转运站经常出现漏斗糊堵、皮带撒料等现象，因而频繁造成其他皮带机空转、停机等现象，严重影响皮带机的正常运转，导致生产效率降低。

1.2皮带跑偏、划伤、撕裂、断裂现象严重

在生产过程中，皮带机由于受到物料条件和本身性能的影响，经常出现皮带跑偏、划伤、撕裂、断裂现象，不仅给生产运行造成巨大压力，而且由于皮带跑偏、划伤、撕裂、断裂现象造成的皮带使用成本大幅增加。

1.3设备性能受制约

通过长时间的生产运行来看，以前的很多设计规范都不符合现有的技术作业的要求，设备的性能无法发挥，在设备的维护和保养上难度比较大，特别是在人员紧张、生产任务重的情况下，光靠岗位人员是无法及时看护好皮带机的。

图1压缩弹簧的工作原理图

图2压缩弹簧的组合式皮带漏斗堵塞报警仪结构简图

图3工作原理示意图

2. 原因分析

2.1漏斗糊堵、皮带撒料原因分析

根据漏斗结构以及实际工作情况分析，总结漏斗糊堵、皮带撒料的主要原因有以下几点：

①雨季，原料水分大，粘度相应增大，造成物料在落料点积少成多，是漏斗堵糊堵的主要原因。

②漏斗口径小，设计不够合理，造成物料经下料口进入皮带传送时，没在皮带中心线上，皮带重心偏移，造成皮带跑偏，是引发皮带撒料的直接原因。

2.2皮带跑偏原因分析

通过对皮带机实际运行情况分析发现，引发皮带跑偏的主要原因如下：

①皮带纠偏装置作用不明显，造成皮带跑偏，无法自动调节。

②转载点处落料位置不正造成的皮带跑偏。

皮带机传输系统转运站较多，一般在转运站物料下料点不正，皮带调整困难，造成皮带跑偏。转载点处物料的落料位置对皮带的跑偏有非常大的影响，尤其是上条皮带机与本条皮带机在水平面的投影成垂直时影响更大。

③承载托辊组的安装位置与皮带机中心线的垂直度误差较大，导致皮带跑偏。

④滚筒轴线与输送机中心线不垂直。

皮带运行过程中，如果滚筒偏斜，皮带在滚筒两侧的松紧度不一致，沿宽度方向上所受的牵引力也就不一致，成递增或递减趋势，这样就会使皮带附加一个向递减方向的移动力，导致皮带向松侧跑偏，即所谓的“跑松不跑紧”。

⑤皮带机的张紧装置的影响。

如果皮带机的张紧装置张紧力不够，皮带空载时或少量载荷时不跑偏，当载荷稍大时就会出现跑偏现象。张紧装置是保证皮带始终保持足够的张紧力的有效装置，张紧力不够，皮带的稳定性就很差，受外力干扰的影响就越大，严重时还会产生皮带打滑现象。

2.3皮带划伤、撕裂、断带原因分析

①运输物料中夹带的铁杂物无法及时拣出造成皮带划伤、撕裂、断带。

②物料在转运站积料过多，造成压皮带（滚筒转，皮带不动）现象，如果岗位工无法及时发现，经过一段时间的不正常运行，皮带磨损严重，甚至直接磨断，造成断带事故。

图4检测支架结构示意图

图5反应回路示意图

3. 实施措施

3.1自主设计漏斗糊堵自动报警装置

皮带漏斗堵料检测器形式较多，常用的有侧压型、探棒型、漏损型和螺旋桨型。目前，通用的皮带漏斗堵塞报警仪都是由各种类型的料位检测仪与报警保护线路组装而成，受价位高、有辐射危害等因素影响，仅自动化程度较高的个别企业普及安装，实际应用范围较小。

目前通用漏斗堵塞报警仪成本较高、存在辐射危害等不足，该课题组采用一种组合式皮带漏斗堵塞报警仪，能迅速检测出漏斗堵塞并及时采取报警、保护措施。

该皮带漏斗堵塞报警仪装置利用散状物料介于固态与液态之间的分散特性，通过弹簧有效变形系数实现了机械空间位移向电路闭合开关的转换，用低廉的成本克服了粉尘、辐射、振动等环境困难，一旦发生漏斗堵塞立即采取报警、保护措施。

皮带漏斗堵塞报警仪装置工作原理是：在皮带机正常运行时，漏斗内散状物料料流受惯性力和重力作用呈抛物线状态，存在一定落料盲点区；发生漏斗堵塞时，落料盲点区内会迅速出现异常性物料堆积。实际分析漏斗落料盲点区，在盲点区安装组合式皮带漏斗堵塞报警仪。采用压缩式弹簧堵塞报警仪装置（如图1、图2、图3所示），一旦发生漏斗堵塞，漏斗内异常堆积物料迅速上升，当升至组合式皮带漏斗堵塞报警仪的传感小盒上边缘线后，盒上堆积物料压迫传感小盒，通过固定连杆压迫位移传感器，致使转换开关离开正常线路转至报警（警铃或警灯）、保护线路（紧急停机），进而起到报警和保护作用。

此装置的工作原理示意图如图3所示（图3）。

3.2皮带跑偏、撕裂、断带综合防护预警装置的集中应用

冶金企业采用皮带输送机输送的散状物料掺杂（铁杂物、石块等）较多，导致皮带撕裂事故频繁发生。部分企业采用加装除铁器的方法进行皮带防撕裂改进，但因尖锐石块等非铁磁性杂物的存在皮带撕裂事故仍时有发生，尚无完善的皮带防撕裂装置。理论界有利用皮带纵向撕裂后张紧受力不同原理通过系列传感采取断路保护的先进皮带撕裂检测装置介绍，但工艺线路复杂且所需投资（系列传感）较大。

此皮带防撕裂装置是一种能够在皮带被异物撕裂的第一时间段——轻微撒料时就及时检测皮带撕裂事故的发生并采取断路保护的皮带跑偏、撕裂、断带综合防护装置。此皮带机跑偏、撕裂、断带综合防护装置包括检测支架、受料槽、反应回路3部分（如图4、图5所示）。检测支架由检测导板连接而成。检测导板为长方形管道，采用轻质超薄铁皮制成，通过钢筋连杆焊接固定在相邻皮带支架支撑上。受料槽采用轻质超薄铁皮制成，槽长≥左右弹簧距离、槽宽≤带宽×2/3、高100mm，总重不超过0.4kg，四角分别吊挂在吊挂弹簧下端。

根据皮带实际长度确定所需检测导板组数，检测导板之间的上下层导线通过软胶管汇总缠绕固定在相邻皮带支架支撑上（中间软管连接可以适应各类别皮带支架、托辊）。

反应回路检测支架上下层穿过预留空间安装导线，在下层每个开孔处安装一个断路开关，在机头电机电路系统开口加装开闭按钮，反应回路在机头处通过开闭按钮串入皮带主动系统。

无论异物横向、纵向撕裂皮带，只要有轻微撒料，受料槽受料超出1.2kg，会立即下拉并断开皮带主动电机驱动系统。本装置检测支架长度可调，成本低廉，更换、维修方便；结构简单，适用于各类环境，可随时根据需要开启或关闭。

4. 效果检查

①采用自行设计的漏斗防堵塞装置，皮带机跑偏、撒料、撕裂、断带综合防护装置，不仅有效减少了由于设备自身原因造成的皮带机跑偏、撒料、撕裂、划伤、断带等问题的发生，皮带空转、非故障停机现象也几乎不再发生，而且大幅地降低了职工劳动强度，提高了设备使用效率。

②该项目采用自主研发的新型装置，造价低廉，维护方便，降低了成本，为企业降本增效有巨大现实意义。

③该项目实施后，皮带机运行可靠性大幅提高，故障停机率降低了90%。

结论

采用皮带机漏斗防堵塞、跑偏、撒料、撕裂、断带综合防护预警装置的集成应用，基本解决了原料生产中出现的物料糊、堵、撒、漏及皮带跑偏、划伤、撕裂、断带等现象。综合防护装置，结构简单，成本低廉，操作、维护方便，应用效果明显。降低了工艺故障停机率，提高了皮带机运行的可靠性，延长了皮带使用寿命，改善了职工作业环境，降低了职工劳动强度，保证了生产稳定、高效运行，对企业节能降耗的实施与开展有重要的现实意义。

参考文献

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中图分类号：TH222

文献标识码：A