皮带机断带保护装置的设计与应用

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带式输送机由于输送带自身质量问题，或受到井下恶劣环境影响会出现断带问题。断带可造成输送机机架损坏、输送带发生纵向撕裂或者横向弯曲，伤害带式输送机两侧作业人员、损坏供电线路和其他管路等，还可能引发火灾事故。因此，设计与应用带式输送机断带保护装置具有十分重要的意义。

1、设备概况

云冈矿输送带二区北945机道、北980一部机道、北980二部机道担负着北部盘区工作面的原煤运输任务。

1）945机道于1993年11月正式投入使用，输送机型号：DX5—CX2000，机道长度1140m，倾角5°，带宽1.2m，输送量900t/h，带速2.0m/s，电机型号JBO400S—4，减速器型号SS1115—40。

2）北980一部机道于1994年4月投入使用，输送机型号DX5—GX2000，机道长度3045m，倾角0°，带宽1.2m，输送量900t/h，带速2.5m/s，电机型号JBO400L-4，减速器型号SS1115—31.5。

3）北980二部机道于1999年3月正式投入使用，输送机型号DX5—ST2000，变坡点角度11°，带宽1.2m，输送量900t/h，带速2.5m/s，机道长度2450m，电机型号YBS—250，减速器型号SSX250—31.5B。

以上三部带式输送机是20世纪70、80年代产品，体积大、设备笨重、故障率高，维护工作量也大，设备严重老化，易发生故障，存在较大的安全隐患。

2、设计原则

设计带式输送机断带保护装置时，要依据运输系统实际情况，确保保护装置满足系统运行需求，为带式输送机安全稳定运行提供保障。

1）带式输送机正常运行状态时，保护装置的 抓捕机构和输送带之间无摩擦，确保输送带正常运转。

2）保护装置对断带实施抓捕操作时，其制动 力应当满足抓捕要求，确保抓捕力尽可能分散，避免输送带出现二次破坏。

3）输送带发生断带时，保护装置迅速完成抓捕 操作，如果出现误动作，立即将带式输送机断电。

4）配置相应的清煤装置，避免输送带上煤炭颗粒影响抓捕操作。

3、断带保护装置

3.1 机械抓捕结构

抓捕机构是关键组成部分，其构成见图1。抓捕机构的缸筒固定在横梁结构上，活塞杆穿过横梁，借助于法兰和移动楔块连接，移动楔块在活塞杆的带动下，沿机架方向上所设置的轨道进行直线运动。设置于下方的固定楔块，和移动楔块之间设置有自锁结构，通过楔块和输送带之间形成的摩擦力对断带进行有效抓捕。

图1 机械抓捕结构部件构成

带式输送机正常运转时，输送带被托辊托起，和位于下方的固定楔块部件并不产生接触，同时油缸活塞杆处于收缩状态，确保把移动楔块拉至轨道上方位置，和输送带之间保持一定的安全距离，确保带式输送机能够正常工作。出现断带时，活塞杆及时推动移动楔块沿导轨向下运动，和下方的固定楔块之间形成自锁，同时输送带运动的方向恰恰能够确保断带在两个楔块之间能够越抽越紧，确保可以把输送带快速锁死，高效而迅速的完成抓捕操作。

3.2 液压控制装置

液压控制装置运行原理见图2。液压控制装置的动力来源为异步电机，通过溢流阀部件以及电磁转向阀a部件对整个装置压力大小进行控制。输送机正常运转时，通过监测设备实时获取输送带运行参数，PLC装置对输送带断带问题进行判断。监测设备得出输送带发生了断带问题时，PLC装置会输出断带信号，此时电液换向阀a装置接通电源而换位，油缸转变为差动结构，其有杆腔之中油将快速流至无杆腔之中，电液换向阀b立即通电并完成换位操作，蓄能器装置里面所储存高压油液将流至油缸装置无杆腔结构内，确保完成对断带的抓捕操作。

3.3 断带信号的监测

监测信号精准是断带保护装置有效运行的前提。主要是对输送带运行的方向、速度、输送带张紧力大小以及悬垂度进行监测，确保断带保护装置不会出现误动作。使用旋转编码器实时监测输送带速度和方向，利用传感器监测输送带运行过程中张紧力大小以及悬垂度。当三个方面的监测均判断出现断带问题，则确定出现了断带事故。

断带保护装置中的电气控制元件对收集到的相关断带参数进行全面分析判断，从而确定输送带是否出现断裂。上行输送带在发生断带时实际运行方向发生改变，同时输送带速度降低至零，后沿着输送带运行相反方向出现下滑。下行输送带在发生断带时实际运行方向不会改变，输送带的速度瞬间显著增加。表1给出了判断参数，其中V0代表输送带额定运行速度，V1代表输送带实际运行速度。

表1 输送带运行状态判断参数

4、模拟试验及抓捕时间影响因素

4.1 模拟试验

实际生产中很难对带式输送机断带保护装置进行测试，需要在使用前进行模拟试验。模拟试验需要搭建相应的试验装置，包括液压泵站结构、抓捕装置、控制箱装置、速度传感装置等，实物见图3。

4.2 抓捕时间影响因素

抓捕时间是断带保护的重要参数。蓄能器装置的压力和安装距离对抓捕时间影响很大。不同系统压力以及不同安装距离情况下，输送带输送机电设备断带保护装置的抓捕时间见表2和见表3。