皮帶縱向撕裂保護(hù)

1、皮帶縱向撕裂保護(hù)以及橫向斷裂保護(hù)可行性研究報(bào)告1. 研究目的、意義帶式輸送機(jī)連續(xù)運(yùn)輸能力強(qiáng)、運(yùn)行效率高、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，已經(jīng)廣泛用于煤礦的煤炭運(yùn)輸。對(duì)于長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)，廣泛采用鋼繩芯輸送來(lái)提高其拉伸強(qiáng)度，但其縱向抗撕裂的能力卻沒(méi)有得到提高，僅為橡膠本身的強(qiáng)度，因而容易造成縱向撕裂。鋼繩芯帶式輸送機(jī)是廠礦生產(chǎn)運(yùn)輸?shù)拇髣?dòng)脈，一旦造成斷帶，將會(huì)帶來(lái)極大的直接和間接損失。在我國(guó)，礦用鋼芯帶縱向撕裂事故時(shí)有發(fā)生，因此，非常有必要研制一種可靠實(shí)用的礦用鋼繩芯輸送帶縱向撕裂監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼芯帶縱向撕裂故障的及時(shí)、可靠的監(jiān)控。至于皮帶橫向斷裂，由于鋼繩芯具有一定的抗橫向撕裂能力，然而運(yùn)輸帶的斷裂下滑事故

2、也對(duì)煤炭生產(chǎn)有非常重要的影響，強(qiáng)力運(yùn)輸帶橫向斷裂的負(fù)面影響更大，因此如何預(yù)防鋼絲繩強(qiáng)力運(yùn)輸帶斷裂下滑也是保證煤炭生產(chǎn)和安全的一個(gè)非常重要的課題。2. 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)近年國(guó)外對(duì)膠帶的運(yùn)行理論、縱向撕裂機(jī)理和防撕裂應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行過(guò)一定研究與開(kāi)發(fā)，曾采用如下一些技術(shù)：首條接料皮帶中采用在皮帶張力層中設(shè)計(jì)縱橫鋼絲網(wǎng)，如武鋼燒結(jié)廠二燒車(chē)間進(jìn)口法國(guó)設(shè)備中就有此類(lèi)膠帶，增加皮帶強(qiáng)度，使其遇硬物時(shí)不易刺穿，一旦過(guò)負(fù)荷引起跳閘；在帶中設(shè)計(jì)電子感應(yīng)層，一旦被異物刺入，即有信號(hào)反饋而引起停機(jī)；在上下皮帶之間設(shè)計(jì)金屬網(wǎng)或板件配以電器保護(hù)開(kāi)關(guān)、一旦異物刺入或引起物料作用在網(wǎng)或板上，使其受力帶動(dòng)電器開(kāi)關(guān)動(dòng)作而引起

3、停機(jī)；在膠帶機(jī)上方安裝電磁除鐵器，遇有鐵類(lèi)雜物在膠帶上即將其吸起，而使膠帶得到保護(hù)等。德國(guó)、美國(guó)、日本和烏克蘭等國(guó)家主要使用電磁感應(yīng)型非接觸式診斷處理裝置，如美國(guó)的DE型膠帶開(kāi)關(guān)、我國(guó)的PJB-1A型膠帶撕裂保護(hù)裝置等，其中以日本BANDO公司的TATFRT較為先進(jìn)。近年，日本石橋公司采用電磁感應(yīng)原理，在膠帶縱向撕裂非接觸自動(dòng)監(jiān)測(cè)應(yīng)用方面效果良好。國(guó)內(nèi)皮帶縱向撕裂監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)從機(jī)械式的檢測(cè)手段逐步過(guò)渡到以光電傳感器技術(shù)對(duì)膠帶的縱向撕裂進(jìn)行檢測(cè)。目前防止膠帶橫向斷裂運(yùn)輸帶下滑飛帶的最有效措施是在運(yùn)輸機(jī)上安裝使用逆止器，能及時(shí)有效地將斷帶后下滑的運(yùn)輸帶緊緊捕捉住，避免膠帶下滑帶來(lái)的嚴(yán)重后果。3.

4、技術(shù)手段3.1機(jī)械手段輸送機(jī)裝載段是輸送帶撕裂經(jīng)常發(fā)生的地段，特別在配有裝載漏斗的情況下，更容易發(fā)生，這類(lèi)事故是大塊物料刺破輸送帶而造成的。如果裝載的煤炭混有鐵板或大塊物料在拋料運(yùn)動(dòng)中，使其銳邊或銳角直接把輸送帶刺穿，且外來(lái)物的外形較大，它的一部分卡于漏斗斗口。此時(shí)，被刺破的膠帶繼續(xù)向前運(yùn)行，卡于漏斗的外來(lái)物象一把剪刀將輸送帶一撕為二。為防止這類(lèi)事故發(fā)生，采取如下措施: 合理設(shè)置給料裝置在裝載點(diǎn)上，盡可能降低落料高度，以減少物料對(duì)膠帶的沖擊。無(wú)論是用抓斗還是鏟斗往料斗里裝載物料，都要求司機(jī)將抓(鏟)斗挨近漏斗上沿口時(shí)才允許把物料放下。當(dāng)物料塊較大時(shí).應(yīng)在料斗的出口處安裝棒條篩，通過(guò)棒條篩讓散狀

5、物料先落于膠帶上，然后塊狀物料落在其上，以此緩沖大塊物料對(duì)膠帶的沖擊。 增大輸送帶防裂強(qiáng)度。在膠帶上做文章，在骨架層與上覆蓋層之間，放進(jìn)高強(qiáng)尼龍繩或鋼絲網(wǎng)，增加膠帶的強(qiáng)度，使雜物不易刺穿，即使刺穿及撕裂之后也由于膠帶中的尼龍繩或鋼絲網(wǎng)的高強(qiáng)拉力不易斷裂而產(chǎn)生“阻力累加”，當(dāng)阻力累加到一定限度而引起電機(jī)過(guò)流停機(jī)。 防止輸送帶跑偏撕裂。 振動(dòng)檢測(cè)器 這種檢測(cè)裝置是在承載托輥之問(wèn)輸送帶的邊緣處布置振動(dòng)器，在輸送帶的另一邊設(shè)置振動(dòng)接收器，當(dāng)輸送帶發(fā)生縱向撕裂時(shí)，振動(dòng)接收器不再受振動(dòng)的作用，從而產(chǎn)生輸送帶縱向撕裂信號(hào)，進(jìn)而發(fā)出報(bào)警信號(hào)并使輸送機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。這種檢測(cè)器最旱在原蘇聯(lián)使用，效果良好。 壓力傳感器

6、在膠帶下方安裝報(bào)警裝置，當(dāng)膠帶撕裂后，膠帶上的物料從裂口處落到防撕裂報(bào)警裝置的接料盤(pán)上，通過(guò)壓力傳感器或其他的感應(yīng)形式，感知膠帶已被撕裂而發(fā)出報(bào)警信號(hào)及控制電機(jī)停機(jī)。不過(guò)膠帶下方雖然安裝了縱向撕裂報(bào)警裝置，但由于膠帶在托輥上成一槽形，膠帶撕裂后，裂縫兩邊的膠帶有一沿槽兩側(cè)往內(nèi)收的趨勢(shì)。因此，膠帶撕裂后，往往不是張開(kāi)大口，裂縫兩邊的膠帶而是重疊一起，把裂口封住，膠帶上的物料不容易漏下，等到膠帶撕裂到一定長(zhǎng)度后，才有物料漏下，引起報(bào)警。另外，由于物料的灑漏，使這種裝置經(jīng)常誤報(bào)，引起意外停機(jī)，同樣影響生產(chǎn)。3.2電磁波手段 超聲波檢測(cè)器超聲波檢測(cè)器是利用超聲波轉(zhuǎn)換原理預(yù)防輸送帶縱向撕裂檢測(cè)器。在輸送

7、帶容易發(fā)生縱向撕裂的位置（給料槽下面的緩沖托輥之間）裝設(shè)傳送超聲波的波導(dǎo)管。當(dāng)輸送帶處于正常狀態(tài)下。超聲波送波、受波正常，發(fā)出正常信號(hào)。一旦輸送帶發(fā)生縱向撕裂，波導(dǎo)管因彎曲而損壞。送波和受波成為不同狀態(tài)，即發(fā)出縱向撕裂的信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，防止膠帶撕裂事故擴(kuò)大。檢測(cè)裝置布置圖1 給料漏斗 2 檢測(cè)部分 3處理及報(bào)警盤(pán)該裝置由超聲波的檢測(cè)和傳遞兩部分組成。超聲波的信號(hào)由安裝在輸送帶下面的波導(dǎo)管產(chǎn)生超聲波振蕩，通過(guò)檢波器檢波后發(fā)出。這種裝置的特點(diǎn)是膠帶本身不需任何加工，也不損傷膠帶。檢測(cè)器為密閉的裝置、耐水、耐塵、壽命長(zhǎng)。若輸送強(qiáng)磁性物料，受微振動(dòng)沖擊的情況下，檢測(cè)器也不會(huì)誤動(dòng)作。無(wú)論有無(wú)負(fù)載

8、荷均可進(jìn)行測(cè)定。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)中，維修方便。3.2.2 X光透視檢測(cè)器X光透視檢測(cè)器 X射線穿透材料時(shí)，材料如有局部性異常存在，則透過(guò)該部位射線強(qiáng)度的衰減將出現(xiàn)與周?chē)齽t透過(guò)該部位射線強(qiáng)度的衰減將常部位相異的值。這種檢測(cè)裝置通過(guò)在膠帶內(nèi)織入橫向的金屬片或金屬網(wǎng)，一旦縱向或者橫向撕裂，這些金屬片斷裂，X光透視儀就會(huì)及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)或使輸送機(jī)停機(jī)。3.2.3 傳感線圈輸送帶檢測(cè)器 .1 系統(tǒng)組成及工作原理該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的原理框圖如圖，由勵(lì)磁電流發(fā)生器、傳感器、信號(hào)處理模塊、單片機(jī)、輸送帶運(yùn)行距離檢測(cè)器、輸送機(jī)電源控制器等組成。該系統(tǒng)是實(shí)時(shí)智能撕裂監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其目的是監(jiān)測(cè)運(yùn)行中輸送帶的縱向撕裂，如有一處撕裂被監(jiān)測(cè)

9、到，撕裂監(jiān)測(cè)系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)停止輸送帶運(yùn)行并確定撕裂部位，在輸送帶啟動(dòng)及正常運(yùn)行時(shí)，撕裂監(jiān)測(cè)系統(tǒng)均發(fā)揮作用。如有斷電，則在重新接通電源時(shí)，撕裂監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可自動(dòng)復(fù)位。主要包括發(fā)射傳感器、接收傳感器、接近傳感器、TL傳感器、轉(zhuǎn)換及信號(hào)處理板以及端子盒。檢測(cè)信號(hào)來(lái)自：帶式輸送機(jī)中埋設(shè)環(huán)形線圈的檢測(cè)傳感器，帶式輸送機(jī)尾部或頭部滾筒上安裝用于檢測(cè)膠帶運(yùn)行距離和膠帶轉(zhuǎn)動(dòng)力一向的接近開(kāi)關(guān)傳感器。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)原理框圖這種檢測(cè)裝置在輸送帶中每隔一定距離埋設(shè)一個(gè)傳感器線圈，并在輸送帶兩側(cè)設(shè)置電磁脈沖發(fā)生器和接收器。利用電磁感應(yīng)原理，接收器通過(guò)傳感線圈接收發(fā)生器產(chǎn)生的電磁脈沖信號(hào)，當(dāng)輸送帶發(fā)生縱向撕裂時(shí)，傳感線圈被切斷，接收

10、器將接收不到電磁脈沖信號(hào)，從而產(chǎn)生輸送帶縱向撕裂信號(hào)，進(jìn)而發(fā)出報(bào)警信號(hào)并使輸送機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。此類(lèi)檢測(cè)裝置始于日本。.2 勵(lì)磁電流發(fā)生器該縱向撕裂監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是基于電磁感應(yīng)原理工作的。其工作磁場(chǎng)的勵(lì)磁電流信號(hào)根據(jù)后續(xù)信號(hào)接收及處理電路的要求選定為一定頻率的脈沖信號(hào)電流。信號(hào)發(fā)生器輸出的脈沖信號(hào)的電流比較小，無(wú)法直接驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)射探頭產(chǎn)生磁場(chǎng)，必須通過(guò)功率放大器進(jìn)行功率放大。勵(lì)磁信號(hào)功率放大器的輸出功率根據(jù)傳感器線圈的電氣參數(shù)和探頭間的距離來(lái)確定，輸出功率越大，接收信號(hào)越強(qiáng)。功率放大器的輸出功率設(shè)計(jì)為可調(diào)的，以便調(diào)試和維護(hù)。.3 傳感器設(shè)計(jì)該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的傳感器由線圈、信號(hào)發(fā)射器及接收器組成，是整個(gè)系統(tǒng)的核心

11、部件，用以獲取皮帶發(fā)生縱向撕裂的信號(hào)變化。在膠帶運(yùn)行過(guò)程中，時(shí)常發(fā)生飄帶現(xiàn)象而導(dǎo)致監(jiān)測(cè)系統(tǒng)誤動(dòng)作，通常解決該問(wèn)題的措施是加大信號(hào)發(fā)射器的發(fā)射功率，但是這也將導(dǎo)致信號(hào)發(fā)射器發(fā)出的信號(hào)不經(jīng)過(guò)預(yù)埋線圈而直接耦合到接收器，使得傳感器失效。 通過(guò)對(duì)信號(hào)發(fā)射線圈及預(yù)埋線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)經(jīng)過(guò)分析實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)膠帶內(nèi)的預(yù)埋線圈回路設(shè)計(jì)成同心矩形線圈回路時(shí)，在某一時(shí)刻，其在信號(hào)接收線圈中激起的感應(yīng)電流方向和信號(hào)發(fā)射線圈通過(guò)直接耦合在信號(hào)接收線圈中激起的感應(yīng)電流方向相反。如果信號(hào)發(fā)射器的信號(hào)源選擇正脈沖信號(hào)，再在信號(hào)接收器后加一個(gè)電流鑒向電路就解決了上述矛盾。.4 膠帶運(yùn)行距離檢測(cè)器設(shè)計(jì)膠帶運(yùn)距離檢測(cè)器包括兩個(gè)相鄰距

12、離計(jì)數(shù)傳感器和一組監(jiān)測(cè)盤(pán)。這些元件安裝在輸送機(jī)尾部滾筒的一側(cè)，兩個(gè)相鄰距離計(jì)數(shù)傳感器被安裝到同一弧線上，但在圓周上監(jiān)測(cè)盤(pán)的遮擋部分可同時(shí)遮住兩個(gè)距離計(jì)數(shù)傳感器。當(dāng)皮帶輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，相鄰距離計(jì)數(shù)傳感器就會(huì)發(fā)送一個(gè)脈沖信號(hào)給微處理器，以表明每一個(gè)監(jiān)測(cè)盤(pán)的經(jīng)過(guò)。由于每?jī)蓚€(gè)脈沖間的膠帶運(yùn)行距離是相同的，所以通過(guò)記錄脈沖數(shù)就可以隨時(shí)知道膠帶運(yùn)行的距離，進(jìn)而可以知道何時(shí)會(huì)有預(yù)埋線圈經(jīng)過(guò)檢測(cè)傳感器。.5 信號(hào)頻率檢測(cè) 監(jiān)測(cè)裝置被安裝在環(huán)境非常惡劣的工礦現(xiàn)場(chǎng)，隨時(shí)都可能受到多種干擾因素的影響。通過(guò)檢測(cè)接收線圈內(nèi)是否有感應(yīng)電流產(chǎn)生來(lái)判斷是否有正常的預(yù)埋線圈經(jīng)過(guò)的方法是很不可靠的，這往往也是產(chǎn)生誤動(dòng)作的原因。根據(jù)電磁

13、感應(yīng)中頻率不變的原理，通過(guò)鑒別信號(hào)接收線圈輸出信號(hào)的頻率是否等于發(fā)射信號(hào)頻率，就可以排除掉極大部分的干擾，從而可以可靠地判斷出是否有正常的預(yù)埋線降通過(guò)。鑒頻器由頻率電壓轉(zhuǎn)換器、AD轉(zhuǎn)換器和微處理器組成。接收信號(hào)經(jīng)過(guò)放大調(diào)理和鑒向后輸入頻率電壓轉(zhuǎn)換器，輸出對(duì)應(yīng)于頻率的電壓，再由AD轉(zhuǎn)換器采集電壓值送入微處理器，進(jìn)行比較，進(jìn)而判斷接收頻率是否等于發(fā)射頻率。.6 信號(hào)傳送接口設(shè)計(jì)由于檢測(cè)裝置安裝處距離控制室可能很遠(yuǎn)，不采取任何措施而僅僅通過(guò)電纜傳送，根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)可靠的信號(hào)傳送。遠(yuǎn)程處理過(guò)程與控制室之間的接口一般是通過(guò)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)4-20 mA環(huán)路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在信號(hào)接收器和膠帶運(yùn)行距離檢測(cè)器端應(yīng)各設(shè)置 一個(gè)

14、4-20 mA變送器，在控制室信號(hào)接收端設(shè)置兩個(gè)4-20 mA接收器，變送器和接收器間通過(guò)屏蔽電纜連接。為了防止干擾，遠(yuǎn)端檢測(cè)裝置和控制室信號(hào)處理裝置都必須用屏蔽罩屏蔽，并且可靠接地。.7 停機(jī)報(bào)警電路設(shè)計(jì)由于帶式輸送機(jī)的電機(jī)電源為工業(yè)交流電，屬于強(qiáng)電，而且在關(guān)斷電源時(shí)會(huì)產(chǎn)生瞬間高壓，所以在停機(jī)報(bào)警電路里必須將監(jiān)控系統(tǒng)與輸送機(jī)的電機(jī)電源電路進(jìn)行光電隔離，并通過(guò)功率驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)繼電器來(lái)關(guān)斷輸送機(jī)的電機(jī)電源，實(shí)現(xiàn)停機(jī)目的。.8 程序結(jié)構(gòu)和流程微處理器的程序主要分為主程序、A/D轉(zhuǎn)換處理程序、脈沖計(jì)數(shù)處理程序和通訊中斷處理程序組成。A/D轉(zhuǎn)換處理程序完成對(duì)頻率電壓轉(zhuǎn)換值的讀取，脈沖計(jì)數(shù)器中斷處理程序完成對(duì)膠帶運(yùn)行距離脈沖的計(jì)數(shù)。通訊中斷處理程序完成微處理器與工控機(jī)間的通訊任務(wù)。主要程序完成對(duì)預(yù)埋線圈的檢測(cè)任務(wù)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)預(yù)埋線圈受損時(shí)，立即發(fā)出停機(jī)控制信號(hào)，并報(bào)警。關(guān)于地址處理，給輸送帶中的每個(gè)預(yù)埋線圈分配一個(gè)唯一的地址。在運(yùn)行時(shí)，膠帶撕裂監(jiān)測(cè)系統(tǒng)會(huì)將這些存儲(chǔ)好的地址數(shù)據(jù)與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到的