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1、皮带纵向撕裂保护以及横向断裂保护可行性研究报告1. 研究目的、意义带式输送机连续运输能力强、运行效率高、易于实现自动控制，已经广泛用于煤矿的煤炭运输。对于长距离带式输送机，广泛采用钢绳芯输送来提高其拉伸强度，但其纵向抗撕裂的能力却没有得到提高，仅为橡胶本身的强度，因而容易造成纵向撕裂。钢绳芯带式输送机是厂矿生产运输的大动脉，一旦造成断带，将会带来极大的直接和间接损失。在我国，矿用钢芯带纵向撕裂事故时有发生，因此，非常有必要研制一种可靠实用的矿用钢绳芯输送带纵向撕裂监控系统，实现对钢芯带纵向撕裂故障的及时、可靠的监控。至于皮带横向断裂，由于钢绳芯具有一定的抗横向撕裂能力，然而运输带的断裂下滑事故
2、也对煤炭生产有非常重要的影响，强力运输带横向断裂的负面影响更大，因此如何预防钢丝绳强力运输带断裂下滑也是保证煤炭生产和安全的一个非常重要的课题。2. 国内外研究现状与发展趋势近年国外对胶带的运行理论、纵向撕裂机理和防撕裂应用技术进行过一定研究与开发，曾采用如下一些技术：首条接料皮带中采用在皮带张力层中设计纵横钢丝网，如武钢烧结厂二烧车间进口法国设备中就有此类胶带，增加皮带强度，使其遇硬物时不易刺穿，一旦过负荷引起跳闸；在带中设计电子感应层，一旦被异物刺入，即有信号反馈而引起停机；在上下皮带之间设计金属网或板件配以电器保护开关、一旦异物刺入或引起物料作用在网或板上，使其受力带动电器开关动作而引起
3、停机；在胶带机上方安装电磁除铁器，遇有铁类杂物在胶带上即将其吸起，而使胶带得到保护等。德国、 美国、日本和乌克兰等国家主要使用电磁感应型非接触式诊断处理装置，如美国的DE型胶带开关、我国的PJB-1A 型胶带撕裂保护装置等，其中以日本BANDO 公司的TATFRT 较为先进。近年，日本石桥公司采用电磁感应原理，在胶带纵向撕裂非接触自动监测应用方面效果良好。国内皮带纵向撕裂监测系统已经从机械式的检测手段逐步过渡到以光电传感器技术对胶带的纵向撕裂进行检测。目前防止胶带横向断裂运输带下滑飞带的最有效措施是在运输机上安装使用逆止器，能及时有效地将断带后下滑的运输带紧紧捕捉住，避免胶带下滑带来的严重后果
4、。3. 技术手段3.1 机械手段输送机装载段是输送带撕裂经常发生的地段，特别在配有装载漏斗的情况下，更容易发生，这类事故是大块物料刺破输送带而造成的。如果装载的煤炭混有铁板或大块物料在抛料运动中，使其锐边或锐角直接把输送带刺穿，且外来物的外形较大，它的一部分卡于漏斗斗口。此时，被刺破的胶带继续向前运行，卡于漏斗的外来物象一把剪刀将输送带一撕为二。为防止这类事故发生，采取如下措施: 合理设置给料装置在装载点上，尽可能降低落料高度，以减少物料对胶带的冲击。无论是用抓斗还是铲斗往料斗里装载物料，都要求司机将抓( 铲 ) 斗挨近漏斗上沿口时才允许把物料放下。当物料块较大时. 应在料斗的出口处安装棒条筛
5、，通过棒条筛让散状物料先落于胶带上，然后块状物料落在其上，以此缓冲大块物料对胶带的冲击。 增大输送带防裂强度。在胶带上做文章，在骨架层与上覆盖层之间，放进高强尼龙绳或钢丝网，增加胶带的强度，使杂物不易刺穿， 即使刺穿及撕裂之后也由于胶带中的尼龙绳或钢丝网的高强拉力不易断裂而产生“阻力累加” ，当阻力累加到一定限度而引起电机过流停机。 防止输送带跑偏撕裂。 振动检测器这种检测装置是在承载托辊之问输送带的边缘处布置振动器，在输送带的另一边设置振动接收器，当输送带发生纵向撕裂时，振动接收器不再受振动的作用，从而产生输送带纵向撕裂信号，进而发出报警信号并使输送机停止运转。这种检测器最旱在原苏联使用，效
6、果良好。 压力传感器在胶带下方安装报警装置，当胶带撕裂后，胶带上的物料从裂口处落到防撕裂报警装置的接料盘上，通过压力传感器或其他的感应形式，感知胶带已被撕裂而发出报警信号及控制电机停机。不过胶带下方虽然安装了纵向撕裂报警装置，但由于胶带在托辊上成一槽形，胶带撕裂后，裂缝两边的胶带有一沿槽两侧往内收的趋势。因此，胶带撕裂后，往往不是张开大口，裂缝两边的胶带而是重叠一起，把裂口封住，胶带上的物料不容易漏下，等到胶带撕裂到一定长度后，才有物料漏下，引起报警。另外，由于物料的洒漏，使这种装置经常误报，引起意外停机，同样影响生产。3.2 电磁波手段3.2.1 超声波检测器超声波检测器是利用超声波转换原理
7、预防输送带纵向撕裂检测器。在输送带容易发生纵向撕裂的位置（给料槽下面的缓冲托辊之间）装设传送超声波的波导管。当输送带处于正常状态下。超声波送波、受波正常，发出正常信号。一旦输送带发生纵向撕裂，波导管因弯曲而损坏。送波和受波成为不同状态，即发出纵向撕裂的信号，驱动电机停止转动，防止胶带撕裂事故扩大。检测装置布置图1 给料漏斗2 检测部分3 处理及报警盘该装置由超声波的检测和传递两部分组成。超声波的信号由安装在输送带下面的波导管产生超声波振荡，通过检波器检波后发出。这种装置的特点是胶带本身不需任何加工，也不损伤胶带。检测器为密闭的装置、耐水、耐尘、寿命长。若输送强磁性物料，受微振动冲击的情况下，检
8、测器也不会误动作。无论有无负载荷均可进行测定。结构简中，维修方便。3.2.2 X光透视检测器X光透视检测器 X 射线穿透材料时，材料如有局部性异常存在，则透过该部位射线强度的衰减将出现与周围正则透过该部位射线强度的衰减将常部位相异的值。这种检测装置通过在胶带内织入横向的金属片或金属网，一旦纵向或者横向撕裂，这些金属片断裂，X 光透视仪就会及时发出报警信号或使输送机停机。传感线圈输送带检测器3.2.3.1 系统组成及工作原理该监测系统的原理框图如图，由励磁电流发生器、传感器、信号处理模块、单片机、输送带运行距离检测器、输送机电源控制器等组成。该系统是实时智能撕裂监测系统，其目的是监测运行中输送带
9、的纵向撕裂，如有一处撕裂被监测到，撕裂监测系统就会自动停止输送带运行并确定撕裂部位，在输送带启动及正常运行时，撕裂监测系统均发挥作用。如有断电，则在重新接通电源时，撕裂监测系统可自动复位。主要包括发射传感器、接收传感器、接近传感器、TL 传感器、转换及信号处理板以及端子盒。检测信号来自：带式输送机中埋设环形线圈的检测传感器，带式输送机尾部或头部滚筒上安装用于检测胶带运行距离和胶带转动力一向的接近开关传感器。监测系统原理框图这种检测装置在输送带中每隔一定距离埋设一个传感器线圈，并在输送带两侧设置电磁脉冲发生器和接收器。利用电磁感应原理，接收器通过传感线圈接收发生器产生的电磁脉冲信号，当输送带发生
10、纵向撕裂时，传感线圈被切断，接收器将接收不到电磁脉冲信号，从而产生输送带纵向撕裂信号，进而发出报警信号并使输送机停止运转。此类检测装置始于日本。3.2.3.2 励磁电流发生器该纵向撕裂监测系统是基于电磁感应原理工作的。其工作磁场的励磁电流信号根据后续信号接收及处理电路的要求选定为一定频率的脉冲信号电流。信号发生器输出的脉冲信号的电流比较小，无法直接驱动信号发射探头产生磁场，必须通过功率放大器进行功率放大。励磁信号功率放大器的输出功率根据传感器线圈的电气参数和探头间的距离来确定，输出功率越大，接收信号越强。功率放大器的输出功率设计为可调的，以便调试和维护。3.2.3.3 传感器设计该监测系统的传
11、感器由线圈、信号发射器及接收器组成，是整个系统的核心部件，用以获取皮带发生纵向撕裂的信号变化。在胶带运行过程中，时常发生飘带现象而导致监测系统误动作，通常解决该问题的措施是加大信号发射器的发射功率，但是这也将导致信号发射器发出的信号不经过预埋线圈而直接耦合到接收器，使得传感器失效。通过对信号发射线圈及预埋线圈产生的磁场经过分析实验后发现，当胶带内的预埋线圈回路设计成同心矩形线圈回路时，在某一时刻，其在信号接收线圈中激起的感应电流方向和信号发射线圈通过直接耦合在信号接收线圈中激起的感应电流方向相反。如果信号发射器的信号源选择正脉冲信号，再在信号接收器后加一个电流鉴向电路就解决了上述矛盾。3.2.
12、3.4 胶带运行距离检测器设计胶带运距离检测器包括两个相邻距离计数传感器和一组监测盘。这些元件安装在输送机尾部滚筒的一侧，两个相邻距离计数传感器被安装到同一弧线上，但在圆周上监测盘的遮挡部分可同时遮住两个距离计数传感器。当皮带轮旋转时，相邻距离计数传感器就会发送一个脉冲信号给微处理器，以表明每一个监测盘的经过。由于每两个脉冲间的胶带运行距离是相同的，所以通过记录脉冲数就可以随时知道胶带运行的距离，进而可以知道何时会有预埋线圈经过检测传感器。3.2.3.5 信号频率检测监测装置被安装在环境非常恶劣的工矿现场，随时都可能受到多种干扰因素的影响。通过检测接收线圈内是否有感应电流产生来判断是否有正常的
13、预埋线圈经过的方法是很不可靠的，这往往也是产生误动作的原因。根据电磁感应中频率不变的原理，通过鉴别信号接收线圈输出信号的频率是否等于发射信号频率，就可以排除掉极大部分的干扰，从而可以可靠地判断出是否有正常的预埋线降通过。鉴频器由频率电压转换器、AD 转换器和微处理器组成。接收信号经过放大调理和鉴向后输入频率电压转换器，输出对应于频率的电压，再由AD 转换器采集电压值送入微处理器，进行比较，进而判断接收频率是否等于发射频率。3.2.3.6 信号传送接口设计由于检测装置安装处距离控制室可能很远，不采取任何措施而仅仅通过电缆传送，根本无法实现可靠的信号传送。远程处理过程与控制室之间的接口一般是通过工
14、业标准4-20 mA 环路来实现的。在信号接收器和胶带运行距离检测器端应各设置一个 4-20 mA变送器， 在控制室信号接收端设置两个4-20 mA接收器，变送器和接收器间通过屏蔽电缆连接。为了防止干扰，远端检测装置和控制室信号处理装置都必须用屏蔽罩屏蔽，并且可靠接地。3.2.3.7 停机报警电路设计由于带式输送机的电机电源为工业交流电，属于强电，而且在关断电源时会产生瞬间高压，所以在停机报警电路里必须将监控系统与输送机的电机电源电路进行光电隔离，并通过功率驱动器驱动继电器来关断输送机的电机电源，实现停机目的。3.2.3.8 程序结构和流程微处理器的程序主要分为主程序、A/D 转换处理程序、脉
15、冲计数处理程序和通讯中断处理程序组成。A/D 转换处理程序完成对频率电压转换值的读取，脉冲计数器中断处理程序完成对胶带运行距离脉冲的计数。 通讯中断处理程序完成微处理器与工控机间的通讯任务。主要程序完成对预埋线圈的检测任务，当发现预埋线圈受损时，立即发出停机控制信号，并报警。关于地址处理，给输送带中的每个预埋线圈分配一个唯一的地址。在运行时，胶带撕裂监测系统会将这些存储好的地址数据与实时监测到的两回路线圈间脉冲计数值相比较。在预埋线圈的地址排列中，如有一具体的回路线圈地址未被测到，则撕裂监测系统就会输出停止报警控制信号并显示被损坏的回路线圈地址号。4. 结论由于胶带本身结构的复杂性和输送机工作环境的恶劣性，胶带纵向撕裂、横向断裂理论和应用技术都不尽完善，大多数胶带防撕裂装置在实际应用中都有其局限性。因此，胶带的防撕裂检测技术的应用还很难尽善尽美，生产实际中应根据不同的生产环境和条件选择不同的或综合性胶带撕裂防止措施，才可取得良好的应用效果。
