皮帶運輸機研究應(yīng)用現(xiàn)狀

禹世榮++韓家甜

[摘 要]皮帶運輸機作為高產(chǎn)高效的長距離連續(xù)運輸設(shè)備，在煤礦井下運輸中應(yīng)用較為廣泛。結(jié)合皮帶運輸機的工作原理，對皮帶運輸機的調(diào)速方式、皮帶跑偏的解決方案和運輸過程中的故障檢測的研究應(yīng)用現(xiàn)狀進行了綜述，分析了現(xiàn)階段皮帶運輸機工作過程中存在的常見問題，并對皮帶運輸機的發(fā)展與應(yīng)用趨勢進行了展望。

[關(guān)鍵詞]皮帶運輸機；調(diào)速；跑偏；故障檢測

中圖分類號：TD528 文獻標識碼：B 文章編號：1009-914X（2016）11-0018-01

0 引言

煤炭資源作為非再生資源，具有重要的經(jīng)濟價值。近年來，隨著煤礦開采技術(shù)的快速發(fā)展，各大煤炭企業(yè)都加大了機械化開采程度。煤礦井下運輸是煤炭生產(chǎn)中非常重要的環(huán)節(jié)，煤礦井下運輸設(shè)備的合理選擇和安全維護，對提高煤炭企業(yè)經(jīng)濟效益，保證煤礦安全高效的生產(chǎn)具有重要意義。

煤礦井下運輸設(shè)備按照動作方式不同可以分為連續(xù)和周期動作式兩大類。連續(xù)動作式運輸設(shè)備包括刮板運輸機、皮帶運輸機和風力輸送等；周期動作式運輸設(shè)備包括機車運輸設(shè)備和礦井提升設(shè)備等。皮帶運輸機可以實現(xiàn)輸送距離長、輸送物料多，易于實現(xiàn)自動化控制和集中化管理，是煤礦井下運輸?shù)年P(guān)鍵性設(shè)備。皮帶運輸機的安全高效運行，能夠有效降低煤礦開采成本，顯著提高煤炭企業(yè)經(jīng)濟效益。

1 皮帶運輸機研究應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著綜合機械化采煤工作面的發(fā)展，皮帶運輸機逐漸成為煤礦生產(chǎn)中的一種主要運輸設(shè)備。皮帶運輸機能夠?qū)崿F(xiàn)長距離高效連續(xù)運輸，與其他運輸設(shè)備相比，具有工作阻力小、耗電量低、運輸能力大、煤塵少等特點。皮帶運輸機結(jié)構(gòu)簡單，主要由電機、傳動裝置、托輥、輸送帶、拉緊裝置和清掃裝置等組成，如圖1所示。膠帶繞經(jīng)兩端滾筒后，用膠帶卡子或硫化方法，將兩頭接在一起，使之成為閉環(huán)結(jié)構(gòu)。膠帶由上、下托輥支承著，由拉緊裝置將膠帶拉緊，具有一定的張力。工作時，電機帶動滾筒旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動滾筒通過與輸送帶之間的摩擦力帶動輸送帶運行。

基于皮帶運輸機的廣泛使用，國內(nèi)外學者對于皮帶運輸機的使用性能進行了諸多改進，除了選用高性能的電動機之外，運輸系統(tǒng)中最主要的就是對電動機的調(diào)速。傳統(tǒng)的皮帶運輸機采用液力耦合器進行軟啟動，存在著能耗高、污染環(huán)境和多電機轉(zhuǎn)矩難以平衡等特點。隨著變頻技術(shù)的發(fā)展，變頻器正逐漸取代液力耦合器對皮帶運輸機進行調(diào)速[1]。變頻器的工作原理是通過改變交流電的電壓和頻率，調(diào)節(jié)電機的運行速度，從而實現(xiàn)對皮帶運輸機的調(diào)速。變頻器調(diào)速能夠較好地實現(xiàn)運輸機的軟啟動，通過適當延長啟動時間，可以有效降低皮帶的強度，從而提高皮帶運輸機各部件的使用壽命。

在煤礦井下運輸過程中，皮帶運輸機常常會出現(xiàn)皮帶跑偏、打滑、斷帶等故障，嚴重影響煤炭生產(chǎn)和企業(yè)經(jīng)濟效益。目前針對承載托輥組故障、落煤不均勻以及滾筒積煤等原因引起的皮帶跑偏問題，有幾種解決方法：安裝自動糾偏系統(tǒng)、調(diào)整落料口位置以及設(shè)計皮帶清掃器[2]，從而降低因皮帶跑偏造成的經(jīng)濟損失。針對由于驅(qū)動滾筒和改向滾筒產(chǎn)生位移造成的皮帶跑偏現(xiàn)象，一種數(shù)字紅外陣列定位傳感器被安裝在滾筒邊緣，用于測量滾筒位移，并將位移信息實時傳遞給PLC控制器，從而調(diào)整滾筒位置實現(xiàn)糾偏[3]。

皮帶運輸機的故障檢測是通過監(jiān)測輪轉(zhuǎn)速來判斷皮帶運輸機的運行情況來斷定。因為在皮帶運輸過程中，當出現(xiàn)過載、打滑、斷帶等故障時，輪的轉(zhuǎn)速會發(fā)生響應(yīng)的變化，這是一種間接故障檢測方法[4]。而對于皮帶的縱向撕裂，通過設(shè)置磁性探測器檢測磁場變化來測量縱向撕裂，除此之外可以安裝攔索式縱撕傳感器進行縱向撕裂測量[5]。與傳統(tǒng)的故障檢測方法不同的是，轉(zhuǎn)矩傳感器配合跑偏傳感器和縱撕傳感器被用于皮帶運輸機的故障檢測，提高了皮帶運輸機的運行性能[6]。

2 現(xiàn)階段存在的問題

（1）故障檢測方法

針對生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的斷帶、過載、打滑和聯(lián)軸器斷開等故障，目前多采用間接的檢測方法，不能夠直接反應(yīng)故障情況，影響皮帶運輸機的正常運行，降低了企業(yè)的生產(chǎn)效率。因此，能夠自動直觀的檢測皮帶運輸機出現(xiàn)的故障是十分必要的，有效的減少運輸機故障造成的損失和影響，對提高煤礦生產(chǎn)效率和煤炭企業(yè)經(jīng)濟效益具有重要意義。

（2）軟啟動技術(shù)

皮帶運輸機因為是長距離大運量運輸設(shè)備，通常采用軟啟動方式以減小皮帶張力，同時要降低對其他部件的沖擊。目前通過采用液力耦合器和變頻器實現(xiàn)軟啟動，調(diào)節(jié)精度不夠，在功率較大的皮帶運輸機運行過程中常出現(xiàn)功率不平衡問題。

3 總結(jié)與展望

（1）故障智能檢測

隨著計算機技術(shù)和信號處理技術(shù)的不斷發(fā)展，為實現(xiàn)皮帶運輸機的智能檢測打下了良好的基礎(chǔ)。利用強大的計算機信息處理功能，編寫先進的軟件程序，實現(xiàn)遠程監(jiān)控，實時檢測皮帶運輸機的各種運行參數(shù)，并對實時數(shù)據(jù)進行處理和故障分析。同時，提高現(xiàn)有保護裝置的可靠性和靈敏度，設(shè)計實時皮帶運輸機故障檢測網(wǎng)絡(luò)，將顯著提高皮帶運輸機的安全運行性能，保障煤炭企業(yè)的高效生產(chǎn)。

（2）改進軟啟動技術(shù)

通過改進軟啟動技術(shù)能夠顯著較低啟動時對皮帶運輸機元器件的沖擊，同時減小皮帶的動張力。國外皮帶運輸機采用比例閥配合控制系統(tǒng)來實現(xiàn)軟啟動，這種方式能夠提高皮帶運輸機的調(diào)節(jié)精度，但是成本較高，因此可以通過改進現(xiàn)有軟啟動技術(shù)解決上述問題。

（3）大型化大運量

為了適應(yīng)我國能源經(jīng)濟的發(fā)展需求，中小型煤礦進行重組合并，煤炭企業(yè)正在向大型化發(fā)展，因此為了配合煤炭生產(chǎn)量，煤礦井下運輸系統(tǒng)也應(yīng)向著大型化發(fā)展，提高礦井生產(chǎn)效率。

參考文獻

[1] 王繼玲.變頻技術(shù)在礦用皮帶運輸機調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2015（560）：260-262.

[2] 張雪峰，毛君，王潔.解決煤炭皮帶運輸機跑偏的幾種有效方法[J].遼寧工程技術(shù)大學學報，2010（29）：99-101.

[3] 黨國慶，程曉燕.一種礦用皮帶運輸機的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 煤炭技術(shù)，2012，31（11）：13，14.

[4] 郭秀麗，葉賢東.皮帶運輸機多功能診斷控制系統(tǒng)的研究和應(yīng)用[J]. 金屬礦山，2002（3）：37，38.

[5] 徐偉，趙日永，張中法，劉先昭.鋼絲繩輸送帶的全過程防撕裂檢測控制系統(tǒng)[J].橡膠工業(yè)，2011（48）：556-558.

[6] 王偉寧.皮帶運輸機故障檢測系統(tǒng)的研究和應(yīng)用[D].蘭州：蘭州理工大學，2007.