带式输送机胶带纵向撕裂的原因与防护

2022-12-05

近年来煤炭工业迅速发展, 矿井运输量日益增大, 在大型矿井的主要水平及倾斜巷道中, 可以采用大功率、大运量、长运距带式输送机。带式输送机是以输送带作牵引和承载构件, 通过承载物料的输送带的运动进行物料输送的连续设备。

1 胶带纵向撕裂产生的原因

胶带是带式输送机重要的部件之一, 它既是承载件, 又是传动件。在带式输送机运转过程中, 胶带受各种大小和性质不同的载荷作用, 处在极其复杂的应力状态下, 因此, 因胶带故障而引起的带式输送机事故占多数。纵向撕裂是带式输送机中具有较大隐蔽性的事故之一, 是煤矿重点防治的隐患和薄弱环节。根据胶带输送机在煤矿中多年的使用经验总结, 产生胶带纵向撕裂的原因主要有以下几种。

1.1 抽芯撕裂

此种撕裂只发生在钢绳芯胶带, 它是钢绳芯胶带固有的特性, 由于其结构特征所决定。钢绳芯胶带在剧烈的冲击力作用下, 会造成胶带中的钢丝绳断裂, 经过长时间磨、拉、折等外力的作用, 断裂的钢丝绳头会从胶带接头处、粘口处或磨损比较严重处露出到覆盖胶之外。当露出的钢丝绳达到一定长度, 就可能绞入滚筒、托辊等处, 随着胶带的运转, 使钢丝绳从胶带覆盖胶中抽出, 造成撕裂。防止这种撕裂只能加强巡视力度, 发现露出的钢丝绳头的长度超过30mm时, 立即剪掉, 以免后患。

1.2 胶带跑偏撕裂

胶带跑偏后, 被托辊端盖或机架边口割开, 进而造成撕带。这种情况可能发生在胶带全长的任何位置。胶带跑偏也是胶带常见事故之一, 胶带运行过程中, 由于受力不均, 胶带单侧偏移较多, 在一侧就会形成褶皱堆积或折叠, 这样胶带受到不均衡拉力或被夹伤及刮伤等, 造成撕裂。这种情况一般不会偶然突发, 达到撕裂的程度需要有一个过程, 且现象比较明显, 容易观察, 发现胶带跑偏时及时调整, 保证跑偏装置工作正常, 即可防止这类撕裂事故的发生。

1.3 物料、异物卡压撕裂

这种情况发生在装载点的溜槽下部。由于井下工作条件的限制以及管理上的不完善, 井下运至输送机落料口的煤块中, 往往夹带着大块的歼石、角钢、槽钢等异物, 这些异物常常有较锐利的边口, 极易扎伤胶带, 或卡在架子或托辊上, 形成对输送带表层的顶压和持续划擦, 且愈卡愈紧, 胶带表层一旦被刺破划伤则其伤口便会迅速加深, 最终划透输送带, 形成撕带。另外因机头满仓堆煤, 使煤块或研石楔入滚筒与机头两侧的连接梁之间也会造成撕带。针对上述情况, 目前只有落实巡回检查制度, 使跟班人员尽心细心, 发现事故隐患, 立即排除。

1.4 异物穿卡撕裂

当装载点落下的煤中夹带有铁钎、废角钢、槽钢或木材等异物, 穿透胶带并卡在架子或托辊上, 使输送带发生纵向撕裂。

从上面分析可以看出, 为了避免此类事故发生, 一是必须抓好源头, 重点加强溜煤眼或煤仓入口的管理, 勿使钢钎、工字钢、道轨、木材等长物料混入煤流当中。漏斗与输送带之间的高度应该符合规定, 以避免大块物料对输送带的冲击。采用给煤机给料, 这样可将大块物料和杂物筛选出来。值班人员要经常轮回检查, 落实输送机及放煤工的岗位责任制, 发现问题, 及时处理。二是要从技术措施上防止上述原因导致纵撕事故的发生或进一步扩大。

2 防纵撕超前保护原理及方法

从对胶带纵向撕裂的原因及采取的相应措施所做分析, 可以看出, 管理人员的责任心相当重要, 要求管理人员能及时发生事故隐患, 但是由于输送机线路较长, 人为因素的不确定性, 所以很难避免胶带纵向撕裂事故的发生。另外目前采用的防纵撕保护装置, 均为撕裂现象发生后, 才能检测出来, 只能防止事故进一步扩大, 不能在事故发生前即可检测到事故隐患, 实现自动报警和停机, 属被动、滞后保护。超前保护正是针对上述不足而设计的。由于撕带事故大多数发生在机尾装载点处, 且主要为异物压卡和穿透撕裂, 故只要能及时检测出装载点是否有异物被卡或刺穿输送带, 并及时报警停车即可。本课题也是在机尾落料口位置进行超前预防胶带纵向撕裂装置的研究和设计, 以满足现场实际生产需要。

本论文针对以上情况, 分别给出防纵撕超前保护的设计思想, 是防异物穿透撕裂超前保护。当检测出一种撕裂条件存在时, 保护装置就会实施保护, 可有效防止胶带纵向撕裂事故的发生, 实现超前预防胶带纵向撕裂。

2.1 防异物穿透撕裂超前保护原理

根据对胶带纵向撕裂原因的分析可知, 在煤矿实际生产过程中, 运输的物料中夹杂着尖锐长杆件或带有棱角的不规则异物, 在接触胶带时由于惯性和冲击作用, 利器下部直接穿透胶带, 此时长条形异物和胶带成为一个整体, 随着胶带的运行, 也会一起运动, 长条形异物上端会受阻于漏斗、溜槽或其他静止物, 下端受阻于托辊架。由于长条形异物受阻停止, 而胶带继续运行, 这样异物象刀片一样将胶带一劈两半, 如果不能及时发现, 则撕裂事故迅速扩大, 造成重大损失。所以只有及时发现异物刺穿胶带, 在撕裂事故还未发生时就能检测到胶带被刺穿, 才能避免重大纵撕事故的发生。

由以上分析可以知道, 当长条形异物受阻时, 将对受阻点产生附加力, 如果受阻点的附加力持续存在, 那么表明有长条异物刺穿胶带被卡住, 因此可以在缓冲托辊组与机架之间安装力传感器, 对缓冲托辊组与机架之间的水平附加力的变化进行监控, 判断是否有长条形异物穿透胶带, 及时保护, 可超前预防长条异物穿透胶带造成的撕裂事故。

2.2 防异物穿透撕裂保护方法

当长条形异物刺穿胶带后, 随着输送机的运行, 长条形异物的上部会卡在溜槽或其它静止物上, 其下部卡在托辊处, 这两处均存在附加压力值。对于上部卡压点的附加力的分析和物料卡压时的附加力相向, 所以在这里分析托辊处的附加压力。

由防异物穿透撕裂保护原理可知, 在缓冲托辊组与机架之间安装压力传感器, 对缓冲托辊组与机架之间的水平附加力的变化进行监控。当输送带正常运行时, 输送带会带动缓冲托辊滚动, 那么输送带下表面与缓冲托辊存在滚动摩擦力, 压力传感器就会检测到这个摩擦力值。当有长条异物穿透胶带后, 卡在托辊处产生的附加压力值也会被压力传感器检测出来, 通过上面的受力分析可知, 附加压力的值要比摩擦力的值要大得多, 这样就可根据压力传感器检测的附加压力值的突然变化, 作为长条形异物穿透胶带的判定条件, 然后通过检测系统对压力传感器输出信号的判断和比较, 即可发出报警信号或停机保护, 实现超前预防长条异物穿透胶带造成的撕裂事故。

摘要：带式输送机运转良好是保证煤矿正常生产的关键环节之一, 但在实际使用中总会出现很多问题, 其中胶带纵向撕裂是钢绳芯带式输送机使用过程中发生的严重事故之一, 很多带式输送机用户经常被胶带纵向撕裂事故所困扰。本文对带式输送机胶带纵向撕裂的原因与防护进行了研究。

关键词：带式输送机,胶带撕裂,保护