◎ 薛 昌，崔維啟，張 星，史緯琦，陳厚斌，李金蔚，姜海龍

（山東港口集團(tuán)青島港董家口分公司，山東 青島 266000）

皮帶跑偏是皮帶輸送機(jī)常見(jiàn)的故障問(wèn)題，至今還沒(méi)有得到徹底的解決。皮帶一旦發(fā)生跑偏，輕度會(huì)造成皮帶運(yùn)輸沿線的物料撒落，導(dǎo)致浪費(fèi)，且加大了對(duì)皮帶運(yùn)輸沿線的清理難度，費(fèi)時(shí)費(fèi)力；重度會(huì)使皮帶與箱體側(cè)壁發(fā)生碰撞摩擦，導(dǎo)致皮帶過(guò)熱起火，引燃內(nèi)部粉塵，造成流程設(shè)備大規(guī)模的連鎖性爆炸，經(jīng)濟(jì)損失無(wú)法估測(cè)。

1 主要存在問(wèn)題

港口散糧接卸，主要為進(jìn)倉(cāng)式儲(chǔ)糧作業(yè)，整個(gè)作業(yè)流程按照預(yù)規(guī)劃散糧運(yùn)輸路線，按照多階段、多層次要求，對(duì)皮帶式輸送機(jī)進(jìn)行架設(shè)。但由于皮帶式輸送機(jī)所使用的工況比較復(fù)雜，在運(yùn)行過(guò)程中往往會(huì)由于物料的高位沖擊、滾筒及托輥上過(guò)多的粉塵附著物，導(dǎo)致在設(shè)備運(yùn)行作業(yè)過(guò)程中，皮帶所受橫向壓力或皮帶兩側(cè)所受摩擦力不均勻，引發(fā)皮帶跑偏問(wèn)題。

現(xiàn)有的防止皮帶跑偏的技術(shù)方案都是通過(guò)加裝跑偏開(kāi)關(guān)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)皮帶發(fā)生跑偏時(shí)，會(huì)觸發(fā)跑偏開(kāi)關(guān)。跑偏開(kāi)關(guān)動(dòng)作后，在控制設(shè)備急停的同時(shí)，還將信號(hào)傳送到控制屏幕進(jìn)行故障報(bào)警。停機(jī)后，人工進(jìn)行糾偏工作。不僅影響生產(chǎn)效率，且糾偏難度也較大，維修效率低，進(jìn)一步影響生產(chǎn)效率。

為克服現(xiàn)有技術(shù)方案存在的不足，本文對(duì)皮帶輸送機(jī)的防跑偏和糾偏進(jìn)行了研究與改造，以解決皮帶的跑偏，以及跑偏不能自動(dòng)控制糾偏等問(wèn)題，能實(shí)現(xiàn)皮帶跑偏后自動(dòng)檢測(cè)偏移量，并控制相關(guān)設(shè)備完成自動(dòng)糾偏，從而有效避免皮帶跑偏后投入大量的人力和時(shí)間進(jìn)行手動(dòng)糾偏，確保皮帶式輸送機(jī)連續(xù)工作，減少設(shè)備作業(yè)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

2 設(shè)計(jì)方案

跑偏糾偏裝置安裝布局如圖1所示。

圖1 跑偏糾偏裝置安裝布局圖

流程皮帶防跑偏、糾偏裝置包括跑偏檢測(cè)部分、偏移量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)反饋系統(tǒng)以及皮帶糾偏部分。跑偏檢測(cè)部分和糾偏部分，分別安裝在裝置的兩側(cè)，偏移量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)反饋系統(tǒng)的測(cè)量傳感器通過(guò)螺栓固定在裝置的特定支架處，以實(shí)現(xiàn)對(duì)皮帶偏移量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

跑偏檢測(cè)部分由跑偏托輥和托輥連接支架組成，托輥內(nèi)置軸承，當(dāng)皮帶發(fā)生跑偏觸碰到托輥時(shí)，托輥可以沿皮帶運(yùn)行方向轉(zhuǎn)動(dòng)，避免皮帶與金屬發(fā)生機(jī)械摩擦，造成皮帶損傷。跑偏檢測(cè)部分末端與裝置利用螺栓連接，并與裝置內(nèi)部的行程限位傳感器相連接，當(dāng)行程限位傳感器處于不同位置時(shí)進(jìn)而控制設(shè)備進(jìn)行對(duì)應(yīng)的動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)跑偏檢測(cè)的目的。

偏移量實(shí)時(shí)檢測(cè)反饋系統(tǒng)是由激光測(cè)距傳感器以及相應(yīng)的反饋電路及系統(tǒng)組成，系統(tǒng)可以根據(jù)不同的皮帶機(jī)類型，自行關(guān)聯(lián)相關(guān)的皮帶設(shè)施。其中激光測(cè)距傳感器用于監(jiān)測(cè)皮帶與機(jī)架之間的實(shí)時(shí)距離，通過(guò)監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)距離確定皮帶的運(yùn)行狀態(tài)是否安全，按照皮帶邊緣與機(jī)架之間的距離（即皮帶的偏移量）劃分安全等級(jí)，分別設(shè)置為正常運(yùn)轉(zhuǎn)、輕度跑偏和重度跑偏，處于不同的安全等級(jí)下都會(huì)進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)的預(yù)警；3個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)等級(jí)下分別根據(jù)實(shí)際工況預(yù)先設(shè)置參數(shù)范圍，并通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)部處理后，將皮帶邊緣與機(jī)架之間的距離以及安全等級(jí)實(shí)時(shí)顯示在控制中心屏幕上。當(dāng)皮帶發(fā)生跑偏后，皮帶邊緣與機(jī)架之間的距離發(fā)生變化，并作為各類反饋操作的觸發(fā)條件，當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到數(shù)據(jù)變化，控制中心屏幕上伴有報(bào)警提示及語(yǔ)音播報(bào)，提醒監(jiān)控人員皮帶發(fā)生了跑偏以及跑偏程度如何。最后系統(tǒng)根據(jù)各類反饋信息，經(jīng)過(guò)處理計(jì)算后，控制裝置的對(duì)應(yīng)動(dòng)作。

皮帶糾偏部分與跑偏檢測(cè)部分的結(jié)構(gòu)組成相似，安裝在裝置的另一側(cè)，由糾偏托輥和托輥連接支架組成，托輥內(nèi)置軸承。皮帶糾偏部分的末端與電機(jī)主軸連接固定，皮帶糾偏部分的電機(jī)不僅能通過(guò)電機(jī)主軸進(jìn)而控制托輥連接架與糾偏托輥實(shí)現(xiàn)圓周方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，也能通過(guò)裝置內(nèi)部的齒輪齒條結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的前后移動(dòng)。當(dāng)皮帶糾偏部分接收到皮帶跑偏信號(hào)后，電機(jī)隨即進(jìn)行動(dòng)作，根據(jù)皮帶跑偏的位置，皮帶糾偏部分進(jìn)行對(duì)應(yīng)的前進(jìn)與旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)皮帶的精準(zhǔn)智能糾偏。跑偏糾偏的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2所示。

圖2 跑偏糾偏裝置結(jié)構(gòu)圖

3 糾偏反饋流程

當(dāng)皮帶發(fā)生跑偏后，一方面皮帶與機(jī)架之間的距離發(fā)生變化，另一方面皮帶邊緣觸碰到跑偏托輥；偏移量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)反饋系統(tǒng)的激光測(cè)距傳感器檢測(cè)到距離變化，跑偏信號(hào)將傳輸?shù)娇刂浦行牡碾娔X，并在中控屏幕上顯示異常報(bào)警。

跑偏檢測(cè)部分由跑偏托輥與跑偏托輥支架以及內(nèi)部限位開(kāi)關(guān)組成，當(dāng)皮帶接觸到跑偏托輥，隨著跑偏的加劇致使跑偏托輥支架擺動(dòng)，則帶動(dòng)內(nèi)部限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作，此時(shí)跑偏檢測(cè)部分也將信號(hào)傳輸?shù)娇刂浦行牡碾娔X，在中控屏幕顯示異常報(bào)警并進(jìn)行語(yǔ)音播報(bào)，并觸發(fā)自動(dòng)糾偏功能。

當(dāng)觸發(fā)糾偏功能后，電機(jī)啟動(dòng)，電機(jī)軸在電機(jī)旋轉(zhuǎn)和前進(jìn)的作用下，帶動(dòng)跑偏托輥支架和跑偏托輥與皮帶的跑偏趨勢(shì)相抵抗。具體為，系統(tǒng)會(huì)控制皮帶流程設(shè)備低速運(yùn)行，然后控制皮帶輸送機(jī)的液壓張緊對(duì)皮帶松緊度進(jìn)行調(diào)節(jié)，使皮帶處于平緩的狀態(tài)下運(yùn)行；此時(shí)，皮帶輸送機(jī)滿足自動(dòng)糾偏的條件，皮帶糾偏部分的電機(jī)開(kāi)始動(dòng)作根據(jù)皮帶的跑偏后的運(yùn)行姿態(tài)，控制糾偏托輥支架旋轉(zhuǎn)到合適位置并抵住皮帶，同時(shí)，電機(jī)也根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)反饋系統(tǒng)適當(dāng)前進(jìn)動(dòng)作，使皮帶受到一個(gè)向內(nèi)側(cè)的矯正力，直至皮帶處于正常運(yùn)行位置；皮帶糾偏后，偏移量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)反饋系統(tǒng)檢測(cè)到皮帶偏移量到達(dá)正常數(shù)值范圍后，糾偏完成，系統(tǒng)再次控制液壓漲緊使皮帶保持適當(dāng)?shù)膹埦o程度，與此同時(shí)，皮帶流程設(shè)備也緩慢提速，將速度恢復(fù)到跑偏前的工作狀態(tài)并保持。跑偏糾偏裝置反饋控制如圖3所示。

圖3 跑偏糾偏裝置反饋控制示意圖

4 結(jié)論

基于原有裝置所提出的皮帶防偏、糾偏裝置，在一定程度上，促使設(shè)備的管理工作質(zhì)量得到提升，改善設(shè)備運(yùn)行的安全性，有效提高設(shè)備運(yùn)行效率。裝置的設(shè)計(jì)，將皮帶監(jiān)測(cè)、皮帶防偏、皮帶糾偏3個(gè)功能模塊集為一體，并與流程設(shè)備控制系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行情況，時(shí)刻進(jìn)行全程的監(jiān)測(cè)反饋，做到動(dòng)態(tài)調(diào)整、動(dòng)態(tài)糾偏，從而起到優(yōu)化相關(guān)從業(yè)工藝流程的作用，降低工作強(qiáng)度，減少設(shè)備維保維護(hù)人員的投入，實(shí)現(xiàn)為當(dāng)今時(shí)代的散雜貨作業(yè)接卸工藝的使用提供更多保障的目標(biāo)，助力港口事業(yè)發(fā)展。