帶式運(yùn)輸機(jī)皮帶撕裂問題淺析

徐春光

1、引言

帶式運(yùn)輸機(jī)是一種使用廣泛的連續(xù)運(yùn)輸設(shè)備，在礦山、冶金、港口、物流等領(lǐng)域被大量應(yīng)用，具有輸送量大、結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、成本低、通用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。目前，帶式運(yùn)輸機(jī)正朝著高速率、大運(yùn)量、長距離、大傾角方向發(fā)展，應(yīng)用范圍也越來越廣泛。皮帶是帶式運(yùn)輸機(jī)的重要組成部分，屬于核心構(gòu)件之一，其成本占到了帶式運(yùn)輸機(jī)整機(jī)的40%以上。輸送機(jī)皮帶的種類，主要是以帶芯材質(zhì)來區(qū)分，有帆布、合成纖維以及鋼繩芯等，也有按強(qiáng)度等級來區(qū)分，通常達(dá)到中等強(qiáng)度的合成纖維芯皮帶和鋼繩芯皮帶價(jià)格都比較貴。如露天選礦廠DTII型輸送機(jī)，其輸送量480t/h，皮帶類型為鋼繩芯皮帶ST800（8+5）、輸送帶寬度1200mm、長度494500mm、輸送速度2.0m/s。伴隨著帶式運(yùn)輸機(jī)應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，帶式運(yùn)輸機(jī)皮帶在使用過程中發(fā)生撕裂的事故也時(shí)有發(fā)生，并且事故率呈現(xiàn)上升趨勢。作為帶式運(yùn)輸機(jī)的主要構(gòu)成部件，皮帶撕裂對于帶式運(yùn)輸機(jī)來說是一種破壞性很大的損壞形式，一旦皮帶發(fā)生撕裂而未及時(shí)發(fā)現(xiàn)，往往在幾分鐘內(nèi)就可以使整條皮帶報(bào)廢，而一條帶式輸送機(jī)皮帶幾十萬上百萬的造價(jià)，對任何一個(gè)企業(yè)來說，都是不小的損失，即便損壞程度較輕可以修補(bǔ)，付出的人力、時(shí)間對企業(yè)來說，也大大影響了正常的生產(chǎn)運(yùn)行。鑒于帶式運(yùn)輸機(jī)工作環(huán)境，以及作為一種損耗品，讓皮帶從完全意義上不產(chǎn)生撕裂、損壞現(xiàn)象似乎是不太可能，如何在發(fā)生撕裂問題時(shí)及時(shí)發(fā)現(xiàn)，也就是對運(yùn)輸機(jī)皮帶進(jìn)行必要的監(jiān)測保護(hù)，應(yīng)是保證帶式運(yùn)輸機(jī)皮帶正常損耗的應(yīng)對舉措。

2、帶式運(yùn)輸機(jī)皮帶撕裂的原因分析

在帶式運(yùn)輸機(jī)工作過程中，對皮帶造成損壞、撕裂危險(xiǎn)的因素很多，且具有不確定性。從當(dāng)前發(fā)生的皮帶撕裂現(xiàn)象來分析其原因，有以下幾個(gè)方面：

2.1皮帶跑偏造成的撕裂。皮帶跑偏是帶式運(yùn)輸機(jī)較為常見的一種現(xiàn)象，在皮帶運(yùn)行過程中，由于負(fù)荷不均勻等問題會產(chǎn)生跑偏，單側(cè)偏移較多時(shí)，會受到不均衡拉力或被夾傷及刮傷等，造成撕裂。從皮帶發(fā)生跑偏到產(chǎn)生撕裂現(xiàn)象，通常會需要一個(gè)發(fā)展過程，且容易被人眼觀察發(fā)現(xiàn)。只要時(shí)時(shí)檢查，確保跑偏傳感器工作正常，發(fā)現(xiàn)跑偏及時(shí)調(diào)整，一般可以杜絕因跑偏而起的皮帶撕裂事故。

2.2帶芯斷裂抽芯造成的皮帶撕裂。此種撕裂問題只發(fā)生于鋼繩芯皮帶，通常是在受到較劇烈的外力沖擊時(shí)，皮帶中的鋼絲繩斷裂，之后又經(jīng)過長時(shí)間的磨壓、拉扯，斷裂的鋼絲繩頭從皮帶接頭處或磨損處露出，當(dāng)露出的鋼絲繩達(dá)到一定長度，極易被絞入滾筒、托輥等處而造成鋼絲繩從皮帶蓋膠中抽出造成皮帶撕傷。對于此種撕裂傷，防治起來并不困難，只需要加強(qiáng)巡查，發(fā)現(xiàn)外露鋼絲繩頭的長度超過30mm時(shí)，立即剪掉，便可消除隱患。

2.3物料卡壓堵塞撕裂。這種情況發(fā)生在溜槽下部。由于溜槽前沿和皮帶面之間的距離有限，且皮帶下緩沖托輥呈間隔分布，自然承載力強(qiáng)度不均勻。當(dāng)所運(yùn)輸?shù)奈锪蠁蝹?cè)長度超過這個(gè)距離時(shí)，在特殊的情況下容易使大塊物料卡在溜槽前沿與皮帶之間，強(qiáng)力擠壓皮帶造成撕裂。還有一種情況就是當(dāng)裝載點(diǎn)處給料突然增大，使皮帶裝料堵塞，經(jīng)過長時(shí)間的摩擦，從而引起皮帶撕裂。

2.4異物劃傷導(dǎo)致的皮帶撕裂。異物劃傷主要有兩種情況。一是長桿狀利器壓力性劃傷。當(dāng)進(jìn)入溜槽異物的縱向尺寸大于其通過能力時(shí)，異物就會別在溜槽下部，通過皮帶的向前運(yùn)動(dòng)增壓，從而劃傷皮帶。二是利器穿透性劃傷。根據(jù)流程需要，兩條皮帶的首尾銜接處要達(dá)到一定的空間落差，這樣就給上部皮帶的物料積蓄了一定的勢能，當(dāng)落到下部皮帶時(shí)自然產(chǎn)生一定的速度。如果物料中意外混入尖銳利器，在接觸皮帶時(shí)由于慣性作用，利器下部直接穿透皮帶卡在托輥上，上部被溜槽前沿?fù)踝?，形成利刀，在皮帶向前運(yùn)動(dòng)的過程中造成撕裂。皮帶跑偏和帶芯斷裂抽芯造成的皮帶撕裂屬于可以預(yù)知的皮帶撕裂問題，通過消除現(xiàn)場安全隱患，完善規(guī)章制度、加強(qiáng)人員的操作培訓(xùn)及安全教育等手段，基本上是可以杜絕此類撕裂事故的發(fā)生的；但物料卡壓堵塞以及異物劃傷導(dǎo)致的皮帶撕裂問題則是屬于不確定性問題，僅靠規(guī)章制度來規(guī)范人的行為，通過對人的管理來消除危險(xiǎn)源是無法解決問題的，此類問題在發(fā)生過程中往往沒有明顯的可供預(yù)測的先兆，只有通過先進(jìn)的檢測手段才能在發(fā)生皮帶撕裂問題時(shí)加以及時(shí)的控制。

3、皮帶撕裂檢測保護(hù)裝置

目前，皮帶撕裂保護(hù)裝置主要有嵌入法、光電傳感技術(shù)、超聲波技術(shù)等。國外從上世紀(jì)70年代開始研究皮帶撕裂保護(hù)裝置，在技術(shù)上較為先進(jìn)。我國對于此方面的研究發(fā)展較為緩慢，目前，多集中在對皮帶運(yùn)輸機(jī)的改造以及外測裝置的研究上，如棒型檢測器、弦線式裝置、漏料檢測器、超聲波檢測器等。

3.1嵌入式保護(hù)裝置。嵌入法是英國、德國在上世紀(jì)70年代開始使用的一種在皮帶中嵌入金屬導(dǎo)線來進(jìn)行皮帶保護(hù)檢測的方法。此類方法存在著一些缺陷，即皮帶的連續(xù)運(yùn)動(dòng)易使導(dǎo)線因磨損而斷裂；導(dǎo)線和皮帶上的橡膠混合物之間易產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，從而破壞了導(dǎo)線接頭的導(dǎo)電性，導(dǎo)致誤動(dòng)作。之后英國采用聚脂纖維做成的空心管套在導(dǎo)線外面，利用其摩擦系數(shù)較小的特點(diǎn)來保護(hù)導(dǎo)線不產(chǎn)生疲勞損壞，解決了導(dǎo)線因磨損而斷裂的問題；德國用直徑較小的鍍鋅鋼繩作為導(dǎo)線，埋設(shè)在皮帶上面層內(nèi)，平行于皮帶表面，導(dǎo)線接頭處的折合端罩有輕合金護(hù)套，從而使導(dǎo)線避免接觸皮帶上部的橡膠混合物，提高了系統(tǒng)的可靠性。其它國家也開發(fā)出此類帶保護(hù)裝置的皮帶，區(qū)別只是嵌入物的不同，如導(dǎo)電橡膠、光電纖維等。此類保護(hù)裝置往往工藝較為復(fù)雜，成本也比較高，處理不當(dāng)，對皮帶的強(qiáng)度具有一定影響。

3.2X光探傷檢測器。該裝置主要是利用X光連續(xù)探傷的方法來檢測皮帶內(nèi)的損傷情況，可以準(zhǔn)確定位損傷部位。該裝置由X光探測器、圖像顯示器和報(bào)警裝置組成。在帶速3.7m/s以下的皮帶探傷時(shí)，皮帶的運(yùn)行和損壞情況可以自動(dòng)進(jìn)行影像保存，其分辨精度可達(dá)2mm。

3.3金屬線圈檢測器。金屬線圈型檢測器其構(gòu)造是，在輸送帶的底層每隔一定距離，將一組金屬線圈橫向放置在帶芯內(nèi)，在其外側(cè)兩邊安裝一組電磁波發(fā)送與接收傳感器，用以檢測輸送帶的完整情況。當(dāng)金屬線圈的一側(cè)在發(fā)送傳感器附近經(jīng)過時(shí)，線圈將產(chǎn)生感應(yīng)電流，而該電流產(chǎn)生的電磁波將會被輸送帶另一側(cè)的接受傳感器截獲。如輸送帶撕裂，則線圈也會被切斷，接收傳感器將接收不到電磁波信號，以此可以判斷皮帶被撕裂，可通過自動(dòng)控制裝置使輸送機(jī)停止工作。

3.4超聲波檢測器。超聲波檢測器是在輸送帶容易被撕裂的托輥之間，裝上能夠產(chǎn)生超聲波的導(dǎo)波管，使之產(chǎn)生超聲波振蕩，再通過檢波器檢波后發(fā)出相應(yīng)信號。當(dāng)皮帶輸送機(jī)處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，超聲波發(fā)送波、接受波正常，一旦輸送帶被縱向撕裂，導(dǎo)波管因彎曲而損壞，這時(shí)就會發(fā)出輸送帶縱向撕裂信號，使帶式輸送機(jī)停機(jī)。

4、結(jié)束語

總的來說，帶式運(yùn)輸機(jī)皮帶撕裂問題分為可預(yù)知性與未知性問題。對于可預(yù)知性問題，可以通過管理手段來加以預(yù)防消除；對于未知性問題，只有通過運(yùn)用先進(jìn)的檢測保護(hù)裝置，才能將因皮帶撕裂造成的損失降到最低。

（作者單位：江西銅業(yè)集團(tuán)銀山礦業(yè)有限責(zé)任公司）