禹世榮++韓家甜

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

[關(guān)鍵詞]皮帶運(yùn)輸機(jī)；調(diào)速；跑偏；故障檢測(cè)

中圖分類號(hào)：TD528 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：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(jì)價(jià)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(jī)械化開采程度。煤礦井下運(yùn)輸是煤炭生產(chǎn)中非常重要的環(huán)節(jié)，煤礦井下運(yùn)輸設(shè)備的合理選擇和安全維護(hù)，對(duì)提高煤炭企業(yè)經(jīng)濟(jì)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(yùn)輸設(shè)備按照動(dòng)作方式不同可以分為連續(xù)和周期動(dòng)作式兩大類。連續(xù)動(dòng)作式運(yùn)輸設(shè)備包括刮板運(yùn)輸機(jī)、皮帶運(yùn)輸機(jī)和風(fēng)力輸送等；周期動(dòng)作式運(yùn)輸設(shè)備包括機(jī)車運(yùn)輸設(shè)備和礦井提升設(shè)備等。皮帶運(yùn)輸機(jī)可以實(shí)現(xiàn)輸送距離長、輸送物料多，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制和集中化管理，是煤礦井下運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵性設(shè)備。皮帶運(yùn)輸機(jī)的安全高效運(yùn)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(jì)效益。

1 皮帶運(yùn)輸機(jī)研究應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著綜合機(jī)械化采煤工作面的發(fā)展，皮帶運(yùn)輸機(jī)逐漸成為煤礦生產(chǎn)中的一種主要運(yùn)輸設(shè)備。皮帶運(yùn)輸機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)長距離高效連續(xù)運(yùn)輸，與其他運(yùn)輸設(shè)備相比，具有工作阻力小、耗電量低、運(yùn)輸能力大、煤塵少等特點(diǎn)。皮帶運(yùn)輸機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，主要由電機(jī)、傳動(dòng)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(shí)，電機(jī)帶動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)滾筒通過與輸送帶之間的摩擦力帶動(dòng)輸送帶運(yùn)行。

基于皮帶運(yùn)輸機(jī)的廣泛使用，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)于皮帶運(yùn)輸機(jī)的使用性能進(jìn)行了諸多改進(jìn)，除了選用高性能的電動(dòng)機(jī)之外，運(yùn)輸系統(tǒng)中最主要的就是對(duì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速。傳統(tǒng)的皮帶運(yùn)輸機(jī)采用液力耦合器進(jìn)行軟啟動(dòng)，存在著能耗高、污染環(huán)境和多電機(jī)轉(zhuǎn)矩難以平衡等特點(diǎn)。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(duì)皮帶運(yùn)輸機(jī)進(jìn)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(jī)的運(yùn)行速度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)皮帶運(yùn)輸機(jī)的調(diào)速。變頻器調(diào)速能夠較好地實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸機(jī)的軟啟動(dòng)，通過適當(dāng)延長啟動(dòng)時(shí)間，可以有效降低皮帶的強(qiáng)度，從而提高皮帶運(yùn)輸機(jī)各部件的使用壽命。

在煤礦井下運(yùn)輸過程中，皮帶運(yùn)輸機(jī)常常會(huì)出現(xiàn)皮帶跑偏、打滑、斷帶等故障，嚴(yán)重影響煤炭生產(chǎn)和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。目前針對(duì)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(dòng)糾偏系統(tǒng)、調(diào)整落料口位置以及設(shè)計(jì)皮帶清掃器[2]，從而降低因皮帶跑偏造成的經(jīng)濟(jì)損失。針對(duì)由于驅(qū)動(dòng)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(cè)量滾筒位移，并將位移信息實(shí)時(shí)傳遞給PLC控制器，從而調(diào)整滾筒位置實(shí)現(xiàn)糾偏[3]。

皮帶運(yùn)輸機(jī)的故障檢測(cè)是通過監(jiān)測(cè)輪轉(zhuǎn)速來判斷皮帶運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)行情況來斷定。因?yàn)樵谄н\(yùn)輸過程中，當(dāng)出現(xiàn)過載、打滑、斷帶等故障時(shí)，輪的轉(zhuǎn)速會(huì)發(fā)生響應(yīng)的變化，這是一種間接故障檢測(cè)方法[4]。而對(duì)于皮帶的縱向撕裂，通過設(shè)置磁性探測(cè)器檢測(cè)磁場變化來測(cè)量縱向撕裂，除此之外可以安裝攔索式縱撕傳感器進(jìn)行縱向撕裂測(cè)量[5]。與傳統(tǒng)的故障檢測(cè)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(yùn)輸機(jī)的故障檢測(cè)，提高了皮帶運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)行性能[6]。

2 現(xiàn)階段存在的問題

（1）故障檢測(cè)方法

針對(duì)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(cè)方法，不能夠直接反應(yīng)故障情況，影響皮帶運(yùn)輸機(jī)的正常運(yùn)行，降低了企業(yè)的生產(chǎn)效率。因此，能夠自動(dòng)直觀的檢測(cè)皮帶運(yùn)輸機(jī)出現(xiàn)的故障是十分必要的，有效的減少運(yùn)輸機(jī)故障造成的損失和影響，對(duì)提高煤礦生產(chǎn)效率和煤炭企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。

（2）軟啟動(dòng)技術(shù)

皮帶運(yùn)輸機(jī)因?yàn)槭情L距離大運(yùn)量運(yùn)輸設(shè)備，通常采用軟啟動(dòng)方式以減小皮帶張力，同時(shí)要降低對(duì)其他部件的沖擊。目前通過采用液力耦合器和變頻器實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，調(diào)節(jié)精度不夠，在功率較大的皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)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(cè)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)的不斷發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)皮帶運(yùn)輸機(jī)的智能檢測(cè)打下了良好的基礎(chǔ)。利用強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)信息處理功能，編寫先進(jìn)的軟件程序，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)時(shí)檢測(cè)皮帶運(yùn)輸機(jī)的各種運(yùn)行參數(shù)，并對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和故障分析。同時(shí)，提高現(xiàn)有保護(hù)裝置的可靠性和靈敏度，設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)皮帶運(yùn)輸機(jī)故障檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)，將顯著提高皮帶運(yùn)輸機(jī)的安全運(yùn)行性能，保障煤炭企業(yè)的高效生產(chǎn)。

（2）改進(jìn)軟啟動(dòng)技術(shù)

通過改進(jìn)軟啟動(dòng)技術(shù)能夠顯著較低啟動(dòng)時(shí)對(duì)皮帶運(yùn)輸機(jī)元器件的沖擊，同時(shí)減小皮帶的動(dòng)張力。國外皮帶運(yùn)輸機(jī)采用比例閥配合控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，這種方式能夠提高皮帶運(yùn)輸機(jī)的調(diào)節(jié)精度，但是成本較高，因此可以通過改進(jìn)現(xiàn)有軟啟動(dòng)技術(shù)解決上述問題。

（3）大型化大運(yùn)量

為了適應(yīng)我國能源經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需求，中小型煤礦進(jìn)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(yùn)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(xiàn)

[1] 王繼玲.變頻技術(shù)在礦用皮帶運(yùn)輸機(jī)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(yùn)輸機(jī)跑偏的幾種有效方法[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)，2010（29）：99-101.

[3] 黨國慶，程曉燕.一種礦用皮帶運(yùn)輸機(jī)的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 煤炭技術(shù)，2012，31（11）：13，14.

[4] 郭秀麗，葉賢東.皮帶運(yùn)輸機(jī)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(cè)控制系統(tǒng)[J].橡膠工業(yè)，2011（48）：556-558.

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