带式输送机保护装置的应用及发展

0 引言 　　带式输送机是在厂矿企业中广泛应用的一种物料输送设备，主要由输送带和驱动电机以及支承设备、控制和保护装置等组成。通常由若干条带式输送机互相级联交叉组成一套完整的输送系统，实现物料的长距离输送。 　　带式输送机的运行状况直接关系到生产过程中设备和人员的安全。如何使带式输送机保护装置高效、可靠、稳定地在生产运行中充分发挥作用有着十分重要的现实意义。 　　本文讨论的对象主要是拉绳开关、跑偏开关、打滑开关、撕裂开关、料流开关、堵料开关等带式输送机的一次保护装置。 　　1 应用现状及存在的问题 　　1.1 拉绳开关 　　拉绳开关是用于带式输送机紧急停机的一种现场操作保护装置。目前广泛应用的拉绳开关一般为无源机械式双向拉绳开关，主要有旋转式凸轮结构和移动式凸轮结构两种。由于旋转式凸轮结构的拉绳开关摆杆旋转时动作行程大、灵敏度高且不易卡死，故目前被更多地采用。 　　拉绳开关按照一定间隔(约40m)固定安装于带式输送机两侧支架上，相互之间系上拉绳。紧急情况下，可以在带式输送机沿线任意位置拉动拉绳，触发开关动作实现紧急停机。拉绳开关动作后的复位方式分为自动复位和手动复位两种。 　　拉绳开关通常都有常闭、常开接点各1个，一般使用常闭接点。由于拉绳开关数量较多，为了节省电缆，通常一条带式输送机所有拉绳开关的常闭接点串联后接入带式输送机的分合闸控制回路;对于很长的带式输送机，有时采用将沿线拉绳开关分段分组接入的方式。 　　目前广泛应用的拉绳开关的主要缺点有： 　　a. 不能远程独立显示每个拉绳开关的工作状态，更不能远程复位。当有拉绳开关动作后，难以确定具体是哪只动作，需要到现场逐个检查，特别是当拉绳开关动作状态指示不明显或者内部接点分合不到位的情况下更加难以确定，而这对于较长的带式输送机来说必然是一件费时费力的事情。 　　b.拉绳开关本体的动作状态指示不明显，必须近距离观察才能鉴别。绝大部分产品动作状态指示方式为摆杆偏位锁定或翻牌指示，能够发出声光指示的产品很少。 　　1.2 跑偏开关 　　跑偏开关是用于检测带式输送机运行过程中输送带跑偏程度并进行报警的一种保护装置，有时也用于在输送带严重跑偏时自动触发紧急停机。目前广泛应用的跑偏开关一般为无源机械式两级跑偏开关。 　　跑偏开关按照一定间隔(约50m)固定安装于带式输送机两侧支架上，跑偏开关的滚轮部分在受到偏离中心运转的输送带的边沿挤压后产生偏转，当滚轮偏转到一定角度时触发开关接点动作。 　　通常一条带式输送机所有的跑偏开关常闭接点串联后接入带式输送机的分合闸控制回路或者报警指示装置中;对于很长的带式输送机，有时采用将沿线跑偏开关分段分组接入的方式。 　　目前广泛应用的跑偏开关主要缺点有： 　　a.不能远程独立显示各个跑偏开关的工作状态，一般也没有接点动作自锁保持功能。当有跑偏开关动作时，难以确定具体是哪只动作，需要到现场观察才能确定输送带发生跑偏的具体位置。 　　b.机械式滚轮结构难以长期经受输送带的冲击，需要经常检修和更换跑偏开关。 　　1.3 打滑开关 　　打滑开关是用来检测输送带与传动滚筒之间的滑动并进行报警的一种保护装置，可用于在输送带发生打滑时自动触发紧急停机。打滑是一种较为严重的故障现象，原因可能是超载、输送带受卡阻、断带、滚筒卡死、驱动电机转速异常等等，如不及时停机可能引起设备严重损坏、火灾以及人身伤害等严重事故[1]。 　　打滑开关的种类比较多，工作原理和检测方法也各有不同。比如按照检测方法划分，有直接检测输送带速度并与设定的标准速度比较的触轮式打滑开关，有检测从动轮转速并与设定的标准转速比较的打滑开关，有同时分别检测滚筒转速和输送带速度并进行比较的对比式打滑开关;按照内部工作原理分，有磁阻式、磁电式、光敏式等等。部分打滑开关装置还能够实时提供输送带线速度或滚筒转速的信号显示和输出。 　　目前广泛应用的打滑开关安装使用中经常会碰到的问题有： 　　a.打滑开关产品种类比较多，应用中常出现选择不当的情况。有的产品难以适应现场恶劣的环境条件，如粉尘、潮湿、振动等。有的产品现场安装困难，如测速探头和控制箱分开的分体式产品，现场安装和布线比较麻烦。 　　b.很多产品是通过比较输送带实际速度与额定标准速度的差异来判断是否发生打滑，因而需要具备避开输送机启动和停止过程的功能，也就无法判断输送机启动和停止过程中发生的打滑。但输送机启动过程中，由于加速度的存在，并要克服较大的静摩擦力以及可能存在卡阻现象，非常容易发生打滑。 　　1.4 撕裂开关 　　撕裂开关是检测输送带纵向撕裂并报警的一种保护装置，可用于在输送带发生撕裂时自动触发紧急停机。大部分撕裂发生在输送带尾部落料斗出口，由于物料中的大块硬物卡在落料斗出口而刮伤甚至刮穿输送带，有些撕裂的发生常常是由于输送带支架和托辊变形等原因造成的。 　　按照不同的检测手段和工作原理划分，有安装于输送带下方的光电式和导电橡胶式撕裂开关;有安装于输送带下方的拉线式开关;有安装于输送带尾部落料斗出口的挡板式撕裂开关;此外，还有振动感应式撕裂开关等等。 　　目前广泛应用的撕裂开关主要缺点有： 　　a.大部分撕裂开关只能在输送带撕裂穿透后才能动作，使得撕裂开关的保护作用十分有限。很多产品可靠性和稳定性都比较差，不少用户干脆放弃安装撕裂开关，而依靠加强巡检、尽量减少物料中的大块杂物等间接手段来减少撕裂发生的可能。 　　b.很多产品在轻微扰动下容易发生误动作，影响输送带正常运行。 　　c.大部分产品采用若干个感应器探头加一个控制箱的分体式结构，现场检修维护不方便。 　　1.5 料流开关 　　料流开关是检测输送带上是否有物料的保护装置，有的产品可区分不同流量大小，在流量超大时还可以提供超载报警。料流开关有时还用来触发降尘除尘设备如水喷淋装置和除尘器等联锁工作。 　　按照不同的检测手段和工作原理划分，主要有安装在输送带上方的悬臂式或链锤式料流开关、安装在输送带下方的称重式料流开关两种。 　　目前广泛应用的料流开关主要缺点有： 　　a.部分产品配件强度不够，易因冲击、震动等原因损坏。 　　b.只能检测到输送带上某个位置是否有物料，不能反映整条输送带上的物料流动情况。 　　1.6 堵料开关 　　堵料开关是安装在落料斗或储料仓内检测料位的一种保护装置。带式输送机系统中两条输送机之间通常是通过管状落料斗连通，运行中当落料斗出口因各种原因受堵时物料会很快堵满整个落料斗乃至大量溢出。在落料斗的中上部位置安装堵料开关可以在堵料事故发生的初期报警并可自动触发紧急停机，从而避免大量堵料造成的输送带打滑、驱动电机过载等严重后果。 　　堵料开关按照不同的检测手段和工作原理划分，主要有阻旋式、射频导纳式、电极式、音叉式、活动挡板式、负压式等多种形式。 　　目前广泛应用的堵料开关主要缺点有： 　　a.安装比较麻烦，一般需要在落料斗侧壁上开割安装孔，安装不当可能影响落煤斗的耐磨衬板等结构，安装位置难以随意调整。 　　b.部分产品配件强度不够，易因冲击、震动等原因损坏。 　　c.射频导纳式等类型的产品误动率较高。 　　d.阻旋式产品需要长时间运转，产品寿命相对较短。 　　2 问题总结 　　从调查情况可以看出，大部分产品在实际应用中都存在不少问题，国内产品长期以来缺乏改进也使得很多问题一直没有得到彻底解决。多年来，国产品牌相互之间低价竞争导致了产品质量和售后服务质量都不能令用户满意，而煤炭、电力、石化、港口等行业的用户对设备的性能和质量要求很高，他们常常宁可花几倍甚至十几倍于国内产品的价格选择国外进口品牌产品。 　　总体来说，国内带式输送机保护装置产品存在功能单一、性能落后、结构复杂、外形粗糙、可靠性差等缺点。高端产品市场基本被国外品牌瓜分，国内尚没有具备较强竞争力和影响力的品牌。另外，缺少行业标准也是国内带式输送机保护装置产品质量良莠不齐的一个重要原因。 　　事实上，带式输送机保护装置产品的市场需求十分巨大，国内厂家只要改变观念，狠抓质量，充分利用适合新技术，根据市场需求不断开发出新的产品，必定可以抢回国外品牌占领的高端市场。 　　3 改进及发展方向 　　结合近年来出现的一些新技术和新产品的应用情况看，带式输送机保护装置有以下发展趋向。 　　第一，发展带式输送机综合保护自动化系统。发展智能化保护装置，使现场保护装置具备通信功能;应用通信和地址编码技术，集中对安装在现场的整个带式输送机系统的所有保护装置进行监视和控制，实现远方状态显示以及远方复位等功能。 　　带式输送机综合保护自动化系统与带式输送机控制系统互相连接通讯，参与到整个带式输送机控制系统的逻辑控制过程中，可充分发挥保护装置的作用。 　　目前已经出现的带式输送机保护系统主要侧重于集中通信和信号采集功能，各个现场保护装置的智能化开发和应用比较少，有部分厂家采用单片机技术开发了智能式拉伸开关、智能式跑偏开关等[2]。 　　第二，发展一体化、小型化带式输送机保护装置。结构紧凑、安装简便、性能可靠、免维护是未来各种状态检测装置发展的必然方向。 　　第三，应用新的检测技术和检测手段，针对当前带式输送机保护装置使用过程中的缺点和不足，开发更能有效反映输送机运行状态的、性能更为可靠和稳定的保护装置。 　　针对实际应用中接触式测量方式存在的缺点，可以尽量采用非接触式测量技术手段，以减少对现场工艺流程的影响，并可以大大延长保护装置的使用寿命、减轻检修维护的负担，如非接触型的感应式跑偏开关[3]和感应式料流开关等。 　　针对一般打滑开关不能全过程检测输送带打滑的不足，可以采用同时检测带式输送机的主动轮滚筒、从动轮滚筒以及输送带的运行速度是否一致的方式，检测输送机从启动到运行、到停止的全部过程中输送带的不同位置是否发生打滑。 　　针对料流开关只能单点测量的缺点，可以将皮带秤的实时流量和带速以及物料流向相结合，在工业控制计算机的人机界面上通过软件技术合成与现场相一致的流量动态曲线，更为形象具体地显示现场输送带的物料的流量流速以及不同位置的物料多少。 　　以上分别从功能、结构、性能等方面探讨了带式输送机保护装置的发展方向。有不少厂家已经开发出了一些功能先进的产品，但是要能够获得市场认可还必须提高产品质量、加大推广力度。总而言之，带式输送机保护装置的发展必须要、也必然会与检测技术、通信技术以及自动化控制技术的发展紧密结合。 　　4 结束语 　　目前我国厂矿企业正处在从粗放型向集约型、从劳动密集型向技术密集型模式转变的过程之中，如何在减少人员投入的情况下，又能保证生产安全、增加效率和效益、提高自身的市场竞争力，是摆在每个企业面前的一个重要课题。包括带式输送机保护装置在内的状态检测装置的改进必定能够提高厂矿企业设备运行的可靠性、稳定性，并适合终体现为生产效率的大幅度提高。