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1242017 年第 7 期 带式输送机跑偏装置系统设计研究 赵 岩 （潞安集团司马煤业有限公司 , 山西 长治 047105） 摘 要 本文通过对带式输送机运行状态的理论分析，研究输送带跑偏的原因，采用对带式输送机现有原始传感器的监 测数据进行整合分析，实现跑偏量实时在线检测，以取代传统硬件检测设备。 关键词 带式输送机 跑偏监测 系统设计 中图分类号 TD528.1；TD676 文献标识码 A doi10.3969/j.issn.1005-2801.2017.07.052 Belt conveyor running deviation device system design research Zhao Yan Luan Group Sima Coal Co. Ltd. Shanxi Changzhi 047105 Abstract In this paper, through the theoretical analysis of the running state of conveyor belt, researched the deviation reason, analyzed the monitoring data of the original sensors, realized the deviation of real-time online detection to replace the traditional hardware testing equipment, and designed a new deviation device for belt conveyor system. Key words belt conveyor running deviation monitoring fault prediction system design 收稿日期 2017-03-13 作者简介 赵岩（1989-），男，辽宁凤城人，本科，毕业于辽宁工 程技术大学，机械工程及自动化专业，助理工程师。研究方向机 电技术管理。 带式输送机最常见的故障是跑偏 [1]。因此，对 带式输送机跑偏进行实时在线检测具有极其重要的 意义，所检测到的跑偏量即输送带偏离几何中心线 的程度，通常通过输送带边缘与托辊之间距离的变 化来对带式输送机进行故障预测。 传统输送带跑偏检测分为接触式和非接触式检 测，随着信号处理技术以及数据挖掘技术的日益成 熟和广泛应用，通过对不同角度传感器的使用分析， 达到监测判断的目的，从而确认跑偏故障具体类型， 同时结合使用过程中的实际状况，对相关参数值进 行设定，直接对带式输送机进行准确监测，对具体 跑偏状况进行精准识别 [2-4]。 1 带式输送机工作原理及跑偏分析 1.1 带式输送机工作原理 带式输送机属于物料运输机械，包含不同的组 成，带式输送机的主要工作原理是摩擦驱动。带式 输送机组成的各部件见图 1[5]。 带式输送机主要通过摩擦力带动胶带运动实现 物料传输。具体过程见图 2。胶带作为传送系统中 不可或缺的组成部分，其重要程度不言而喻。胶带 输送机的运动方式属于无限循环式的运动，其运动 过程中的显著特征就是闭合运动，形成闭合空间。 闭合空间对于胶带输送机的中心线提出了严格的要 求，须确保上下运行的速度保持一致，或保持上下 平行，并处于同一平面内 。胶带输送机宽度方向所 允许的最大偏移量不超过带宽度的 5，当最大偏 移量不超过带宽度的 5 时，可认为胶带输送机为 正常的偏移。当最大偏移量超过带宽度的 5 时， 判定胶带输送机发生跑偏。 1- 头部漏斗；2- 机架；3- 头部清理器；4- 传动滚筒；5- 安全保护装置；6- 输送带；7- 承载托辊；8- 缓冲托辊；9- 导料槽；10- 改向滚筒；11- 螺旋 拉近装置；12- 尾架；13- 空段清扫器；14- 回程托辊；15- 中间架；16- 电 动机；17- 液力耦合器；18- 制动器；19- 减速器；20- 联轴器 图 1 带式输送机的结构组成 1.2 带式输送机跑偏原因分析 （1）滚筒安装位置不当。作为影响胶带跑偏 的一个重要环节，滚筒安装的好坏决定了胶带跑偏 1252017 年第 7 期 程度的大小。但并不能完全认为滚筒安装位置不当 造成输送机跑偏。 （2）胶带机大架不正。大架不正也会导致胶带 跑偏。当带式输送机运行时间较长时，由于受到风 吹日晒以及雨雪等自然条件的侵蚀，会严重腐蚀到 胶带机主机架的钢结构， 而造成机架结构发生变形。 1- 输送带；2- 驱动滚筒；3- 机尾改向滚筒；4- 托辊； 5- 拉紧装置；6- 固定机架 图 2 带式输送机工作原理 （3）托辊架以及托辊不正。该问题的发生几 率受到安装质量等原因的影响，当只出现一两组托 辊、托辊架不正状况时，基本不会发生胶带跑偏， 若连续出现几组托辊、托辊架不正状况时，会造成 胶带整体跑偏。 （4）包胶滚筒原因①当加工滚筒外表面过 程中形成较大误差时，会造成输送机跑偏；②由于 受力不均匀，不同部位对于滚筒表面的摩擦应力也 各不相同，这就导致滚筒表面所受到的磨损程度也 各不相同，也会造成输送机跑偏；③由于雨雪天气 或者是运输物料潮湿时，滚筒表面附近湿气较重， 就会出现滚筒表面粘料的问题，日复一日就会出现 输送机跑偏的问题。 （5）新胶带制造工艺差。若新胶带在制造过 程中所使用的材料有质量隐患，将导致新胶带在受 力过程中形成不均匀受力，使胶带本身存在不均匀 的张紧力，由此可导致胶带两侧的承受力不同，易 发生输送机跑偏的现象。 经以上分析，输送带跑偏的原因总结如图 3。 图 3 跑偏原因示意图 2 带式输送机的跑偏系统方案设计 根据对带式输送机工况的研究分析，本文设计 了自动纠偏装置的方案，其中装置方案示意图如图 4 所示，控制系统框图如图 5 所示。 图 4 自动纠偏装置方案示意图 该系统工作原理跑偏量检测装置对输送带横 向位置进行检测和数据采集，然后送入控制器，控 制器对采集的信号按照一定的控制算法进行运算， 计算出控制量，驱动执行电机以某一速度发生某方 向的角位移，然后通过蜗杆传动，将该旋转运动转 成直线运动，最终驱动旋转托辊架绕旋转中心发生 对应角位移，通过调心托辊的作用，输送带可返至 中间位置。 持续监测调心托辊的偏转角度，可以确定带式 输送机是否发生跑偏，也可以准确判定跑偏的程度。 当调心托辊的偏转角度较小时，表明带式输送机此 时处于正常的运行状态，输送机跑偏量是在可控数 值以下；当调心托辊的偏转角度超过设定值并处于 一直增加的趋势，此时基本判定输送机已处于不良 运行状态，出现跑偏故障的几率大幅提升，应及时 警惕检查，与此同时还应对彼此靠近的前后调偏托 棍运行情况进行进一步的核查，若出现相同的变化 情况，此时可以判定输送机已处于不良运行状态， 出现跑偏故障，及时做好检查处理。 图 5 自动纠偏装置控制系统框图 3 结论 作为煤炭运输的关键设备，胶带输送机会受到 各种不利因素的影响，增加发生故障几率，酿成重 大事故。本文通过对带式输送机运行状态的理论分 析，研究输送带跑偏的原因，采用对带式输送机现 有原始传感器和调心托辊偏转角度的监测数据进行 整合分析，实现对跑偏量实时在线检测及纠偏。对 促进带式输送机安全运行做出贡献。 【参考文献】 （下转第 127 页） 1272017 年第 7 期 2 研究过程 根据现场条件，为减轻工人劳动的强度，提高 劳动效率，再以技术创效益、以技术保安全的宗旨 下，利用综放工作面液压千斤顶伸缩的动力，经过 精心的研究和反复的论证，钢棚修复机圆满制作完 成。钢棚修复机的组成主要由底座、顶梁、千斤顶、 阀组组成。 钢棚修复机采用工作面乳化液泵站供液为动力 源，利用千斤顶的伸缩动力进行钢棚修复。 钢棚修复机外形见图 1。 图 1 钢棚修复机外形图 3 现场应用 钢棚修复机在现场复新锚梁、U 型棚及 π 钢 取得了很好的效果，大大地减轻了工人的劳动强度， 省时省力。 （1）钢棚修复机在使用前将各个部件组装到 位，并检查各部件是否灵活，高压胶管接头与千斤 顶接头必须连接牢固，两部千斤顶无窜漏液现象， 4 条溜子链完好，各连接销及开口销齐全。 （2）使用钢棚修复机压棚梁时，两个人先将 棚梁抬到底座上，然后将四条溜子链配合销子与底 座连成一体，操纵阀组对千斤顶进行供液，将棚梁 压平后进行外运。 （3）使用钢棚修复机作业前，2 人将棚梁抬运 至钢棚修复机底座上，压棚梁时，先对棚梁中间弧 度大的位置进行加压，钢棚修复机千斤顶与棚梁接 触前，棚梁两头各安排一人扶住棚梁，防止棚梁歪 斜，然后操纵钢棚修复机注液阀组，在千斤顶与棚 梁之间轻微受力后，停止供液，然后，扶棚梁人员 撤离至 3 米以外的安全地点，钢棚修复机操作人员 采用远方控制方式作业（与钢棚修复机的间距不得 小于 3m）。 （4）使用钢棚修复机压棚梁时，由于棚梁弧 度较大，一次加压若达不到规定要求，必须将钢棚 修复机千斤顶卸压后，人员将棚梁进行外移，然后 进行第二次加压工作，依次重复施工直至棚梁弧度 达到能够满足皮带外运要求。 （5）使用钢棚修复机进行作业期间，应先对棚 梁进行试压，仔细检查液压千斤顶无异常后，再继 续工作。试压过程中，若发现棚梁倾斜时，必须将 液压千斤顶卸压回缩， 及时处理好后方可再次操作。 4 经济效益 （1）4606 运输巷返修进尺累计 500m，锚梁 1m 一架，用钢棚修复机修复的锚梁、U 型棚顶梁可重新 当新锚梁使用（按照 80 的使用计算），可节省锚 梁费用投入 500m670 元 / 根 80268000 元。 4606 运输巷返修每天破顶 2m，需要施打 2 架 锚梁，如不用钢棚修复机，每天派 2 人专门从运输 巷向返修迎头运输锚梁，按 1 个工 100 元算，可节 省人工费 100 元 500m50000 元 （2）4606 运输巷超前支护 400m，一根 π 钢 超前支护正常循环 2 次，部分弯曲的 π 钢通过钢 棚修复机修复可以重新投入使用（按照 20 的修复 率计算），可节省 π 钢费用投入 400m1.2m/ 组 3 根 / 组 2 次 20434 元 / 根 43400 元。 4606 工作面回采期间，受现场条件限制，如不 用钢棚修复机 π 钢大部分需上井维修，每天派 2 人专门从支护头向运输巷车场进行运输，按 1 个工 100 元算，可节省人工费 100 元 500m50000 元 通过在 4606 工作面发明使用钢棚修复机复 新锚梁、U 型棚及 π 钢，节省材料费用投入共计 411400 元。 ［3］ 孙晓华 , 邱常明 , 王彦凤，等 . 带式输送机输送 带的跑偏及自动纠偏研究 [J]. 选煤技术 , 2008 1 14-16. ［4］ 孙镇 . 浅谈带式输送机自动纠编装置的正确使用 [J]. 知识经济 , 2011 16 116-116. ［5］ 王焕林 . 托辊组在带式输送机上的防跑偏机理 [J]. 露天采矿技术 ,2014757-60. ［1］ 王鹰 , 孟文俊，等 . 长距离大运量带式输送机关 键技术及国内发展现状 [J]. 起重运输机械 , 2006 11 1-5. ［2］ 杨达文 , 庞禹东 , 赵玉顺，等 . 国内外煤矿带式输 送机的现状及发展 [J]. 煤矿机械 , 2002, 231 1-2. （上接第 125 页）