强力带式输送机断带事故的预防和断带保护装置的选用.pdf

中国设备工程2 0 0 8年0 9月 强力带式输送机断带事故的预防 和断带保护装置的选用 张学进 大同煤矿集团公司机电管理处,山西大同0 3 7 0 0 3 摘要论述胶带输送机断带事故发生的原因及预防措施,简述不同形式断带保护装置的基本原理和性能 特点,并对断带保护装置的选用提出了几点意见和建议。 关键词断带保护装置;原因;预防;设计;选用 中图分类号T D 5 2 8 . 1文献标识码B 文章编号1 6 7 1 - 0 7 1 12 0 0 80 9 - 0 0 5 0 - 0 2 强力带式输送机是煤炭生产运输系统中普遍使用的设 备,它具有运距长、运量大、可连续运送物料的特点。对 于担任主提升主运输的钢丝绳芯强力带式输送机,由于其 长期高负荷运转和一些意外因素,断带事故时有发生。一 旦发生断带事故,就会摧毁输送机机架,损坏设备等,后 果极其严重。 一、断带事故原因分析 1 .接头质量。钢丝绳芯强力胶带断裂多发生在硫化接 头处,由于硫化工艺的问题使接头处出现裂纹和起泡、夹 层或橡胶老化开裂,造成钢丝绳芯抽出、进水锈蚀、钢丝 绳芯外露磨损,甚至出现断裂现象,使胶带强度降低。 2 .在胶带输送机启动 尤其是重载启动 的不稳定阶 段,驱动装置施加到输送带上的牵引力及惯性力将以一定 波速在带内传播、叠加、反射,加上其他因素的影响,使 输送带应力变化,若其瞬时峰值应力超出允许值,将会损 伤输送带甚至使之断裂。 3 .在运转过程中,胶带受到大块煤或矸石等卡阻,造 成张力突然变大,过负荷运行,引起断带。 4 .跑偏、异物卡阻等原因造成撕裂引起应力集中,造 成断带。 5 .张紧装置故障或调整不合适,张紧力过大引起阻力 增大,或张紧力过小,皮带松驰,启动时引起扽带,都会 引发断带。 二、预防断带措施 1 .加强管理,制定严谨的输送机操作、检修制度和包 机责任制度,加强对相关人员的技术培训。 2 .禁止运送超长、超重设备,尽量避免重载启动,避 免大块煤、矸石或其他异物卡阻胶带。 3 .加强对输送机的巡检和日检工作,保证托辊运转正 常,及时更换有故障的托辊和变形的托辊架;加强对张紧 装置的检查,保证张紧程度在允许的范围内。 4 .选用质量合格的胶带,采用合格的接头硫化工艺和 材料,保证硫化质量。对接头和钢丝绳芯状况用专用仪器 进行定期检查和实时监测,常用的有X射线机和钢丝绳芯输 送带在线监测系统。发现钢丝绳芯出现抽动和断丝、覆盖 胶破损起泡、裂纹等现象要及时处理。 三、几种不同形式断带保护装置的特点 1 .使用单向托辊和阻尼板摩擦制动。这种方法是利用 全线摩擦制动原理,上胶带依靠胶带与单向托辊之间全线 上的滑动摩擦阻力实现制动,下胶带下方安装阻尼板,依 靠下胶带下垂与阻尼板发生的滑动摩擦力阻止下胶带下滑。 单向托辊可以采用棘轮结构和滚柱逆止结构或卡片式单向 托辊,阻尼板可以是一般的钢板、型钢,也可以是粘贴有 高摩擦系数材料 如橡胶 的复合板。这种方式不存在抓 捕装置对胶带的夹持和抓捕,不挡煤,不影响运输,也不 损伤皮带,但必须将输送机的全部或绝大多数托辊更换为 单向托辊并要铺设阻尼板,改造费用高,不实用。 2 .利用皮带的下滑力作为动力驱动制动装置制动下滑 皮带。目前市场上利用该原理的断带保护装置多为偏心轮 式断带抓捕器,在输送带下方布置有偏心轮和中部托辊, 偏心轮内部采用棘轮棘爪机构,为一逆止偏心轮,在两侧 偏心轮的上方还安装有可转动的制动梁和可调闸瓦。当上 运输送带发生断带后,输送带反方向下滑带动两侧偏心轮 动作,使两侧制动梁下的闸瓦与偏心轮之间的间隙愈来愈 机械工程 5 0 2 0 0 8年0 9月中国设备工程 小,最终使下滑的输送带制动。 此种型式的断带保护装置一般结构简单,安装方便, 但存在以下缺点 1 制动机构为线接触,易伤皮带。 2 制动力小,因此所需的装置数量较多。 3 因结构所 限,本身强度难以保证。 4 安装时为卸下一组原槽形托 辊安装一组保护装置,势必把抓捕时所受的冲击力转移到 输送机中间架上,会对输送机机架产生影响甚至破坏 。 5 由于为全机械形式,难以保证每一保护装置的同步性。 3 .电控偏心轮式断带保护装置。同样采用偏心轮机构, 但增加了电控部分。其工作原理是偏心轮机构置于皮带的 下方,平时与皮带不接触,利用电磁铁控制偏心轮。当断 带时,检测系统控制电磁铁通电,释放偏心轮机构与皮带 接触,利用皮带的下滑力使皮带制动,同时给皮带机控制 系统发出信号关断电机电源。 其优点是 1 偏心轮与皮带平时不接触,只是简单 的偏心轮,也可以设计成不完整的偏心轮,偏心轮的强度 大大增加。 2 检测装置控制电磁铁动作,同步性较好。 其缺点是 1 偏心轮与皮带仍然是线接触。 2 制动 力小,因此所需的装置数量较多。 3 安装在原槽形托辊 位置,同样会对输送机机架产生影响甚至破坏。 4 .楔块式断带保护装置。该装置的制动机构采用可以 产生自锁的楔块机构,与皮带的接触面积大,不易伤皮带。 当承载皮带发生断带压在触发辊轮和楔形闸块上,触发辊 轮为单向,平时作托辊使用,断带后皮带摩擦力带动触发 辊轮沿轴座的长槽下滑,同时带动楔形闸块动作,在皮带 的作用力下发生自锁将皮带的空载边夹紧在楔形闸块与上 闸块之间。 为解决此种断带保护装置的同步性问题,现厂家又增 加了断带检测、集中控制和电液驱动等装置,形成了电动 楔块式断带保护装置,可以保证所有断带保护装置动作的 同步性,还具有自检功能,自检时能电动解锁。 该断带保护装置也是安装在输送机中间架上,为增加 断带保护装置以及固定支架的强度,断带保护装置的安装 位置需要加埋地脚。这样可以保证在进行断带制动时,不 会把制动力转移到皮带机机架上。 电动楔块式断带保护装置由于采用了电液推杆,所以 单价比其他型号稍高,但额定制动力大,安装间距可以加 大,即安装的数量减少。因此,总体价格与安装其他型的 装置比相当或减少。同时,因为安装的保护装置少,整个 系统的故障点少,可靠性提高。 5 .全断面抓捕装置。以上所述的几种断带保护装置均 为局部断面抓捕,即所捕获的为输送带空载边,作用面积 小,如果不能保证两侧抓捕力的平衡,容易造成皮带的纵 向撕裂。因此有厂家设计生产了全断面抓捕装置,此种断 带保护装置采用了整体设计,分体安装,独立于带式输送 机,方便灵活、可靠,避免制动时对输送机机架的损坏。 原理是信号采集系统实时监测,检测信号传输到电气控 制系统,电控系统的P L C电控箱对检测信号进行对比判断, 一旦确认断带发生,发出电信号指令启动液压系统,通过 压紧机构、支撑机构与胶带的上、下表面之间的强大摩擦 制动力完成制动。 此种形式的断带保护装置制动力大,约为局部断面抓 捕装置的1 0倍,且独立于输送机安装,本身强度可以设计 很大,动作可靠,不会对输送机造成损坏。但由于采取信 号采集系统、电控系统和液压系统,价格较贵。同时由于 独立于输送机安装,对安装位置要求较高。由于制动力大, 所需安装数量少,因此对于断带位置的随机性适应较差。 四、断带保护装置的选用 煤炭生产单位可根据胶带输送机的技术特征和使用条 件选用适合的保护装置,选用时除需满足断带保护装置的 基本功能要求外,还特别要注意以下几点。 1 .充分调研,选用比较成熟,且有一定成功应用案例 的企业产品,对产品说明中所标称的各项功能进行严格试 验和论证。 2 .若是井下使用的保护装置,应选用有煤安标志和防 爆合格证的产品。 3 .一定要有机电闭锁的功能,发现断带,保护动作的 同时能够切断输送机电机电源。 4 .特别要注意保护装置的强度问题,包括保护装置本 身的强度和安装位置,若保护装置是安装在输送机中间架 上,则要对中间架采取加固措施,如增设地脚、加斜撑等。 5 .根据胶带输送机的技术特征合理布置断带保护装置, 在满足抓捕力要求前提下,尽量减少安装数量,这可节约 成本,更重要的是减少维护工作量和故障点,提高可靠性。 大同煤矿集团公司小峪矿和四老沟矿先后选用了两种 纯机械式的断带保护装置,维护量比较小,安装也比较方 便,但是断带保护装置没有实现和驱动系统的闭锁,有待 进一步研究解决。在此基础上由大同煤矿集团公司牵头多 部门及生产厂家,对几种典型的断带保护装置结构性能进 行了研讨,最终决定选用劳力达公司的产品,该公司产品 结构简单,没有液压系统,反应快,安装方便,维护量小, 且实现了和驱动系统的闭锁。发现断带,保护装置动作的 同时自动切断驱动系统的电源,实现保护停机。该产品在 公司马脊梁矿主提升皮带进行了试点,目前应用情况良好。 收稿日期2 0 0 8 - 0 5 - 1 2 机械工程 5 1