有關(guān)礦用輸送帶縱向撕裂綜合檢測技術(shù)的研究

摘 要：帶式輸送機(jī)是廣泛應(yīng)用于礦山井下巷道、礦井地面運(yùn)輸以及露天采礦選礦等生產(chǎn)中的一種設(shè)備，由于礦區(qū)工作環(huán)境相對復(fù)雜，加上輸送機(jī)輸送帶運(yùn)行過程中需要承受來自各個方面的外力，因此很容易因輸送帶跑偏、尖銳器物劃傷等原因?qū)е螺斔蛶毫?，不僅給礦區(qū)各項(xiàng)業(yè)務(wù)的正常開展造成了不利影響，而且增加了工作人員的作業(yè)安全隱患。因此，必須要深入分析輸送帶縱向撕裂的原因，并在此基礎(chǔ)上探究撕裂問題的綜合檢測技術(shù)，確保礦用輸送帶的正常運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：礦用輸送帶；縱向撕裂；問題分析；檢測技術(shù)

帶式輸送機(jī)具有伸縮方便、機(jī)架輕巧、持續(xù)作業(yè)、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)，是煤礦作業(yè)中較為理想的運(yùn)輸設(shè)備之一。近年來，通過不斷的技術(shù)革新，礦用輸送帶的工作性能也有了進(jìn)一步提升?？v向撕裂是現(xiàn)階段影響輸送帶運(yùn)行效率的最常見問題之一，文章首先指出了導(dǎo)致輸送帶出現(xiàn)縱向撕裂問題的常見原因，隨后結(jié)合國內(nèi)外實(shí)際情況，對縱向撕裂檢測技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了概述，最后從實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，提出了優(yōu)化檢測技術(shù)的幾點(diǎn)可行性措施。

1 礦用輸送帶的技術(shù)優(yōu)勢和設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1.1 技術(shù)優(yōu)勢

第一，輸送帶的安裝便捷，運(yùn)行可靠。在礦區(qū)生產(chǎn)過程中，為了盡可能的提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，往往需要長時間、流水性的進(jìn)行運(yùn)輸作業(yè)。礦用帶式輸送機(jī)的機(jī)架結(jié)構(gòu)相對簡單，安裝流程非常方便，并且運(yùn)行穩(wěn)定性良好，可以適用于多數(shù)情況下的礦區(qū)礦物輸送。

第二是帶式輸送機(jī)的動力消耗低，生產(chǎn)效率高。帶式輸送機(jī)的主要動力來源于設(shè)備兩端的滾筒，由于物料與輸送帶之間沒有明顯的相位移動，因此輸送帶運(yùn)行過程中不會產(chǎn)生較大的運(yùn)行阻力（運(yùn)行阻力通常為物體最大靜摩擦力的1/5）。這種技術(shù)優(yōu)勢一方面能夠減小礦物運(yùn)輸對輸送帶的磨損，延長了輸送帶的使用壽命；另一方面也降低了輸送帶運(yùn)輸所需的功率，起到了很好的節(jié)能效果[1]。

1.2 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

要想保證礦用輸送帶的使用效率最大化，必須要保證礦區(qū)作業(yè)環(huán)境的適宜性，總體來說，在進(jìn)行礦用輸送帶設(shè)計(jì)時，需要考慮以下設(shè)計(jì)要點(diǎn)：首先，要考慮輸送帶每天的運(yùn)轉(zhuǎn)時間、服務(wù)年限和工作環(huán)境，通過營造良好的作業(yè)環(huán)境，最大限度的延長設(shè)備使用壽命；其次，要考慮輸送帶的運(yùn)行速度、前后段的水平高度差以及連接尺寸等。通過精確化的測量和計(jì)算，確保輸送帶的運(yùn)行效率達(dá)到最高，在相同時間段內(nèi)為企業(yè)創(chuàng)造最大化的價值。

2 輸送帶縱向撕裂的原因分析

由于受礦區(qū)工作環(huán)境和設(shè)備自身因素的影響，輸送帶在使用過程中很容易發(fā)生各式各樣的問題，如果不能提前做好故障問題的防范和控制，必然會影響礦區(qū)企業(yè)的正常生產(chǎn)活動。結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，礦用輸送帶的常見故障有皮帶跑偏、輸送帶卡阻、輸送帶撕裂等幾類。現(xiàn)以輸送帶的縱向撕裂為例，對其撕裂原因展開論述。

2.1 礦物直接打擊導(dǎo)致輸送帶撕裂

漏斗在常年使用期間，很容易出現(xiàn)內(nèi)壁和漏口的磨損問題，導(dǎo)致漏斗出口變大。在這種情況下，一些體積較大的矸石、鐵釬等尖銳物體夾雜在煤礦中，從漏斗處直接撞擊到下方的輸送帶上。受重力因素的影響，輸送帶所受到的瞬時壓力極大，加上這些物體撞擊面尖銳，就有可能劃破輸送帶。與此同時，輸送帶在前后滾輪的帶動下做高速的直線運(yùn)動，從而形成與運(yùn)動速度方向一致縱向撕裂。

2.2 異物堆積阻塞導(dǎo)致輸送帶撕裂

輸送帶轉(zhuǎn)載點(diǎn)的下落口面積有限，當(dāng)輸送帶所運(yùn)輸?shù)捻肥虻V石體積超過下落口時，這些大體積礦石將不能順利的下落，而是卡在漏洞與托輥之間。如果操作人員不能及時的將這些大體積矸石、礦石清理掉，就會阻塞后續(xù)礦石的正常運(yùn)輸和轉(zhuǎn)載，并且在下落口逐漸堆積起來。隨著礦石堆積數(shù)量的不斷增加，轉(zhuǎn)載點(diǎn)輸送帶面臨的壓力也會持續(xù)上升，當(dāng)重力超過輸送帶的承受壓力后，就會導(dǎo)致輸送帶撕裂[2]。同樣，隨著輸送帶不斷的做直線運(yùn)動，該撕裂口也會發(fā)展為縱向撕裂。

2.3 輸送帶跑偏撕裂

輸送帶跑偏是礦用輸送機(jī)運(yùn)行過程中最為常見的一種現(xiàn)象，通常情況下，只要輸送帶跑偏夾角控制在一定范圍內(nèi)，或是及時的進(jìn)行調(diào)整，不會對整個輸送工作產(chǎn)生不利影響。但是當(dāng)輸送帶跑偏角度過大，并且輸送機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時，就會因?yàn)檩斔蛶蓚?cè)運(yùn)行速度不一致而形成明顯的褶皺。同時，由于輸送帶兩側(cè)拉力不同，也會導(dǎo)致整個輸送帶表面的受力不均衡，加上運(yùn)輸?shù)V物、矸石重量的影響，很容易使輸送帶脫離預(yù)定的軌道，與設(shè)備上的托輥發(fā)生摩擦，導(dǎo)致輸送帶發(fā)生縱向撕裂。

2.4 膠帶接頭斷裂導(dǎo)致輸送帶縱向撕裂

輸送帶在運(yùn)送礦物、矸石時，不可避免的要與這些大體積物體發(fā)生摩擦和碰撞，隨著使用時間的增長，輸送帶表層膠帶就容易出現(xiàn)磨損、斷裂，內(nèi)部的鋼絲逐漸裸露出來。這些鋼絲在矸石的擠壓下，長度不斷增加，很有可能絞入托輥中。另一方面，輸送帶保持高速運(yùn)轉(zhuǎn)，這些鋼絲很有可能對輸送帶產(chǎn)生切割，造成縱向撕裂。

3 縱向撕裂檢測技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

輸送帶的最早應(yīng)用可以追溯到19世紀(jì)末期，但是針對輸送帶縱向撕裂問題的研究卻直到20世紀(jì)四五十年代才開始。受經(jīng)濟(jì)條件、人才儲備等因素的影響，國內(nèi)相關(guān)研究工作的起步較晚，改革開放以后才有學(xué)者進(jìn)行輸送帶縱向撕裂檢測技術(shù)的理論探討。但是隨著近年來我國經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，以及礦用輸送帶使用規(guī)模的增長，輸送帶撕裂問題分析和綜合檢測技術(shù)的發(fā)展速度也非常之快，目前來說，國內(nèi)較為常見的縱向撕裂檢測技術(shù)主要有以下幾類[3]。

3.1 接觸式檢測裝置

顧名思義，接觸式檢測裝置就是利用各種傳感器，通過直接接觸輸送帶進(jìn)行故障檢測的方式，來判斷是否存在縱向撕裂，或是發(fā)生縱向撕裂的隱患。常用的接觸式檢測設(shè)備用浮點(diǎn)支架檢測、撕裂壓力檢測以及震動檢測等。通過分析該類設(shè)備的檢測原理可以看出，接觸式檢測裝置更加傾向于礦用輸送帶發(fā)生縱向撕裂后的撕裂檢測和分析，其檢測重點(diǎn)是為設(shè)備維護(hù)人員提供撕裂信息，并以此為依據(jù)推斷出導(dǎo)致撕裂產(chǎn)生的原因。因此，接觸式接觸技術(shù)的適用面相對狹窄，尤其是在地況復(fù)雜、環(huán)境惡劣的礦區(qū)，往往不能取得預(yù)期的檢測效果。除此之外，接觸式檢測裝置的傳感探頭靈敏度較高，很容易受環(huán)境影響而出現(xiàn)損壞，因此也需要進(jìn)行頻繁的維修和更換，不僅影響正常的檢測效率，而且會產(chǎn)生較大的資金花費(fèi)。

3.2 非接觸式檢測裝置

常見的非接觸式檢測設(shè)備有超聲波檢測、X光檢測、電磁感應(yīng)檢測等。這類檢測的優(yōu)點(diǎn)在于可以實(shí)現(xiàn)輸送帶縱向撕裂的提前檢測和隱患預(yù)警。例如，我們在使用超聲波檢測時，首先利用超聲波設(shè)備檢測輸送帶，然后利用專門的計(jì)算機(jī)信號處理軟件，對超聲波檢測信息進(jìn)行收集和分析，通過成像觀看，操作人員可以一目了然的發(fā)現(xiàn)輸送帶隱藏的質(zhì)量問題，例如內(nèi)部鋼絲斷裂、輸送帶韌性不足等問題。同時，這種非接觸式檢測的結(jié)果反饋時間非常短，加上檢測期間不影響礦用輸送帶的正常運(yùn)作，因此兼具質(zhì)量性和效益性。需要注意的是，無論是采用超聲波檢測還是X光檢測，都有可能對人體造成一定的危害，因此在進(jìn)行輸送帶檢測時，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)做好防護(hù)措施。這種檢測方法也有一部分缺點(diǎn)，例如由于采用了技術(shù)含量和精密度較高的設(shè)備，因此設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)費(fèi)用較高，一旦損壞，還會給企業(yè)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失[4]。

3.3 超前檢測裝置

前面介紹的兩種裝置，雖然能夠在一定程度上防控礦用輸送帶的撕裂問題，但是并不能從根本上阻止縱向撕裂問題的發(fā)生。超前檢測裝置主要有輸送帶表面裂紋檢測裝置、機(jī)械式超前保護(hù)裝置、電磁除鐵保護(hù)裝置等。由于80%的撕裂事故發(fā)生在機(jī)尾裝載點(diǎn)處，且主要為異物卡壓和穿透撕裂，故只要能及時檢測出裝載點(diǎn)是否有異物被卡或刺穿輸送帶，并及時報(bào)警停車即可。防卡壓撕裂裝置主要針對異物卡壓而設(shè)計(jì)，通過在機(jī)尾裝載點(diǎn)設(shè)計(jì)活動頁板，較大異物通過機(jī)尾裝載點(diǎn)后，撥動活動頁板，從而觸發(fā)壓力傳感器發(fā)出報(bào)警信號，保護(hù)輸送帶不受損壞。

4 輸送帶縱向撕裂綜合檢測系統(tǒng)

為盡量減少輸送帶撕裂事故，提高撕裂保護(hù)可靠性，提出一種防止輸送帶縱向撕裂的綜合檢測系統(tǒng)。系統(tǒng)組成如下：

4.1 電磁除鐵儀

在機(jī)尾裝載點(diǎn)前方設(shè)置電磁除鐵儀，當(dāng)有大塊金屬物通過時，通過電磁除鐵儀將金屬物吸起，避免金屬物進(jìn)入機(jī)尾裝載點(diǎn)，從而保護(hù)輸送帶免受損傷。

4.2 機(jī)械式超前保護(hù)裝置

對于較大或較尖銳的異物如大塊矸石在進(jìn)入機(jī)尾裝載點(diǎn)后，觸動壓力開關(guān)或者限位開關(guān)，發(fā)出報(bào)警信號，使得輸送機(jī)關(guān)機(jī)停車，避免發(fā)生重大撕裂事故。

4.3 X光透視檢測裝置

在輸送帶容易發(fā)生鋼絲繩芯斷裂的部位設(shè)置X光透視檢測裝置，對輸送帶縱向撕裂情況進(jìn)行實(shí)時檢測，一旦鋼絲繩芯發(fā)生斷裂，立即發(fā)出報(bào)警信號，從而使輸送機(jī)關(guān)機(jī)停車。

4.4 礦用紅外攝像儀

對于轉(zhuǎn)載點(diǎn)附近，往往由于較大的尖銳物、大塊矸石等在轉(zhuǎn)載時刺穿輸送帶，在此類部位設(shè)置礦用紅外攝像頭，可全天對輸送帶進(jìn)行監(jiān)測。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

在初步的實(shí)驗(yàn)過程中，該設(shè)計(jì)方案能夠?qū)ΦV用輸送帶的運(yùn)行全過程進(jìn)行動態(tài)監(jiān)控，無論是哪一部位出現(xiàn)故障問題，都能夠通過相應(yīng)的檢測設(shè)備及時報(bào)警，同時切斷輸送機(jī)電源，等待設(shè)備維護(hù)人員進(jìn)行修理，從而避免了更大損失的產(chǎn)生。

參考文獻(xiàn)

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[2]曹曉璐，李松雪.輸送帶縱向撕裂可見光與紅外雙目視覺在線檢測系統(tǒng)研究[J].浙江農(nóng)業(yè)機(jī)械，2014（21）：164-165.

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[4]周福容，李順旺.基于虛擬儀器的機(jī)器視覺技術(shù)在輸送帶縱向撕裂檢測應(yīng)用中的研究[J].中國地質(zhì)經(jīng)濟(jì)，2014（4）：266-267.