带式输送机胶带断带及撕裂保护系统的研究

1、输送机胶带断带及撕裂保护系统的研究摘 要 针对带式输送机胶带横向断带和纵向撕裂，研究设计了带式输送机的综合保护系统。研究和试验表明，该系统能够准确及时地检测出断带及撕裂信号并阻止胶带下滑，有效地减少了因断带或撕裂带来的损失，缩短了维修时间。关键词 带式输送机 横向断带 纵向撕裂 信号检测 声发射法The study of conveyor belt transverse and longitudinal failure protection systemAbstract： According to the transverse breaking and longitudinal tearing

2、 of the conveyor belt, this paper designs an integrated protective device for belt conveyor. Researches and experiences indicate that this system can detect the broken and tore signals, and at the same time stop the moving belt immediately. The system also decreases the lose brought by the failures

3、and shorts the maintenance time effectively. Key Words： belt conveyor； transverse breaking； longitudinal tearing； signal detecting；acoustic emission 0、引言带式输送机是一种应用广泛的散装物料连续运输设备，由于其具有高强力、大运量、大功率等特点，被广泛应用于采矿、冶金、电力等行业。胶带作为带式输送机的重要组成部分，占整个输送机成本约40%。然而，由于胶带长期运转及各种意外因素，胶带撕裂和断带等事故时有发生，如果不能及时停住胶带，就会使胶带持续损坏，

4、严重时还会毁坏机架、减速器、电动机等相关设备，造成胶带和物料的大量堆积，甚至人员伤亡。为了防止胶带撕裂和断带所带来的严重后果，我们对胶带撕裂和断带保护进行了研究。1、胶带断带和撕裂的原因（1）接头质量问题。由于硫化接头时未按要求控制硫化温度和硫化压力，硫化接头时温度和压力在硫化板上分布不均，温度和压力及保持时间设定不合理或材料不合格，接头硫化工艺不合理，从而产生断裂。（2）胶带自身质量不过关；服务年限长造成质量下降；长时间超负荷运转，日常维护不到位，致使胶带断裂。（3）运输中因异物卷入等引起荷载的突然增加，致使皮带装料口堵塞，长时间的摩擦，引起胶带断裂。（4）启动和停车时应力变化过大，引起断裂

5、。（5）胶带机运行过程中，胶带单侧偏移较多，在一侧形成褶皱堆积或折迭，受到不均衡拉力或被夹伤及刮伤等，造成胶带断裂或撕裂。（6）物料中夹杂着坚硬的固体或长条形杆状物将胶带划伤。这种损伤经常发生输送机的物料装载点，一般有两种情况：一是利器压力性划伤；二是利器穿透性划伤。2、断带和撕裂信号检测技术的发展现状输送机胶带长期以来一直被胶带断裂故障所困扰，国外从70年代就开始进行这方面的研究，目前对胶带断裂检测的方法 ，从接触式发展到非接触式，从单一化到智能化，比较成功的检测方法有： （1）压力检测器该检测器在托辊架上安装有测力托辊，其内有压力传感器，正常运行时，传感器感测到的压力信号保持在一定的范围内

6、。当胶带发生断裂时，测力托辊检测到一个压力突变，这个压力通过托辊传递给传感器，根据此信号可发出停机报警信号，使输送机停机。（2）带宽检测器该检测器利用与胶带边缘相接触的检测辊或利用超声波距离测量来检测胶带宽度。当胶带发生断裂时，胶带被撕裂的两半边可能互相重叠起来，使胶带总宽度减小，可由检测器检测出，发出停机报警信号使输送机停机。（3）X光探伤德国莱茵威斯发州TUV协会发明了用X光连续探伤的方法，来检测胶带内的腐蚀、断绳、穿孔、钢丝绳变形和接头不良等损伤，并准确地确定损伤的位置。该装置由X光探测器、图像显示器和报警装置组成。在带速 3.7m/s 以下的皮带探伤时，皮带的运行和损坏情况能自动录入录

7、相带，以供分析用，其分辨精度可达2mm。（4）传感器线圈胶带检测器该种保护装置是在输送带内设置传感线圈，输送带下面安装一组探测头，探测头经电缆与控制箱相连。输送带正常运行时每当传感器经过探头时，探测头向传感器发出电磁脉冲。一旦输送带出现断裂，传感线圈回路被切断，异常的电磁脉冲立即会被控制箱所识别。之后，控制箱报警并立即切断主电机电源并停机。3、断带和撕裂信号检测原理 尽管现在的胶带检测方法很多，但许多方法还不成熟，在工业现场的应用很少，或只能在少数几种特殊的胶带输送机采用。本论文提出了利用声发射法检测胶带撕裂和断带的新方法：声发射法是基于胶带在撕裂或断带时所发出声音频率的不同而判断胶带故障的一

8、种方法。检测装置由以下部分组成，声能接收器，信号处理装置，信号输出装置。本论文的检测原理可以按照如下描述：胶带机在正常运行过程中，其声音的能量或声音的频率，两者的均值各处于一个常值，然而一旦胶带发生撕裂或者断带时，由于这些失效所带来的能量波动就会使声能或其频率偏离这个常值，出现比较明显的变化，从而可以判断胶带发生了故障。我们可以通过多次接收正常运行过程中的胶带所发出的声音，分析其能量或频率成分，将其均值计算出来，以该均值为基准，设定一定的偏差范围，当有异常的信号值超出该范围并且持续一段时间，那么就可以判断此时发生了胶带故障。4、断带和撕裂保护装置的原理当胶带断带或撕裂事故发生后，为避免的胶带持

9、续损坏，应对胶带进行及时保护。正常运行的输送机，一旦检测到断带或撕裂信号，输送机启动自身的急停装置，停止胶带运行，这时，对于胶带撕裂的故障来说，胶带停止运行后就能避免胶带的继续撕裂，对胶带进行了有效保护。胶带断带时，由于停机后断裂的胶带会继续下滑，所以需要专门设计断带保护装置来卡紧胶带。目前，国内外对断带保护提出了一些解决方法并取得了一定的效果，主要的断带保护系统有：(1)摩擦棘轮式断带保护器摩擦棘轮式断带保护逆止器是利用棘轮机构的反向制动原理实现断带保护的，当输送带沿斜面正常工作时，在摩擦力的作用下输送带驱动夹紧轮正向转动，夹紧轮相对于输送带作纯滚动，工作阻力很小；当出现异常现象输送带断裂时

10、，输送带反向滑动，在摩擦力的作用下输送带驱动夹紧轮反向转动，摩擦式扇形棘爪的升角小于金属之间的摩擦角，棘爪使夹紧轮反向自锁，不能转动，且下滑力越大夹紧力也越大。(2)单向托辊摩擦制动主要利用托辊反向逆止原理，当具有一定倾角的带式输送机正常工作时，托辊随之转动，胶带与托辊间为滚动摩擦，摩擦阻力很小，而当胶带断裂下滑时，由于托辊是单向的，所以托辊反向无法转动，胶带与托辊间为滑动摩擦，摩擦阻力增大，通过滑动摩擦力来实现制动。(3)胶带抓捕器当胶带正常运行时，抓捕辊高高举起，不与胶带接触。只有特制的托辊位于胶带下面随胶带前进而转动。当胶带断带下滑时，特制托辊则跟着反转，反转时带动托辊轴一起倒转，倒转的

11、轴则带动一个螺旋副运动，当达到所控制的倒转长度时，则可推动抓捕辊的固定卡爪，使抓捕辊沿内装齿条的直槽快速旋转下落，继而滑入斜槽，并在倒转胶带的带动下继续沿斜面运动，因而把胶带紧紧的卡住在抓捕辊和基砧之间。本论文设计的断带保护装置如图2所示，其原理是通过上下楔形块与胶带的摩擦力来制动胶带。该保护装置分别布置于胶带的两侧边缘，其中上下楔形块安装在固定支架上。调节下楔形块时，使弹簧受一定的压力，保证下楔形块与胶带下表面接触；调节上楔形块的高度和角度使其与胶带上表面平行并留有微量间隙，然后固定上楔形块。当胶带正常运行时，在弹簧力的作用下，下楔形块和胶带下表面保持一定的摩擦力，但该力不对胶带运行产生影响

12、；当胶带发生断带时，胶带的运行方向与正常运行时的方向相反，下楔形块在摩擦力的作用下与胶带同向运动，从而卡紧胶带，避免胶带继续下滑。由于胶带断带是随机发生的，所以其断带的位置很难确定，这时可以在整条输送带上按一定间距安装该保护装置。5、结论本文分析了带式输送机断带和撕裂的原因，以及断带和撕裂信号的采集，设计的断带和撕裂保护系统，可以准确可靠地检测到断带和撕裂信号，有效地减少断带和撕裂后所带来的损失，取得良好的经济效益，有一定的研究和推广价值。本文设计的保护系统是在事故发生后才能起到保护作用，企业在实际生产中要做好故障预防工作，加强生产管理和技术管理，尽量避免胶带断带和撕裂故障的发生。参考文献：1毛君等.带式输送机断带保护系统的研究J.煤矿机械.2004（11）2许洪强.大型输送机胶带纵向撕裂监控理论及