输送机胶带撕裂保护系统的研究

输送机胶带撕裂保护系统的研究

刘洋

（神华神东煤炭集团乌兰木伦煤矿运转队）

摘要：针对胶带运输机撕裂的常见原因和现有防撕裂装置的缺陷。提出了一种新型的防止纵向撕裂的设计。这个设计主要是以射频技术作为核心，是实现了对胶带运输机撕裂的可靠性以及精确性检测，有效地减少了因断带或撕裂带来的损失，缩短了维修时间。

关键词：胶带运输机；防纵向撕裂；防纵撕的分类射频技术；射频标签；RFID

引言

钢丝绳胶带因为具有极其高的纵向强度和良好的成槽性能而被广泛应用。但因其结构原因纵向抗撕裂强度极小，很容易被尖锐物体穿透并造成纵向的长距离撕裂而影响生产甚至报废。从而造成极大的经济损失。从上世纪六、七十年代，先后出现多种防撕裂装置或方法，如拉绳防撕裂、挡板防撕裂、压力传感器监测法、预埋线法等。但由于技术方法不够完善，在使用中存在灵敏度不高、运行不稳定、易误动作等情况，实际上不能够对运输带起到很好的保护作用。经过大量现场调研和实验本设计方案逐渐成形。

一、纵向撕裂原因及过程分析

要防止撕裂先需明确撕裂原因及过程。主要是胶带输送机的胶带一般在正常运行中不会有纵向撕裂的现象出现，只有当胶带严重跑偏或者外部尖有锐物件，如：钢板、铁块、工字钢、锚杆、大块矸石等等戳入胶带，在这个时候才有会可能造成胶带划伤，才会造成严重的撕裂。一般发生在给煤机口、溜槽口。

系统中可能造成运输带撕裂的异物来源主要有：

①作业人员不慎将掉落进入系统的工具或施工材料如角钢、钎子、工字钢等坚硬物件。

②煤流运输设备脱落的部件。

③进入煤流的大块矸石等。

二、防纵撕要达到的目标

首先有一点是确定的，即使系统中装有除铁器等设备，我们也不能保证进入运输带的物料中一定不含有其它杂物。同样我们也没有办法保证溜槽等设备的部件在长期受煤流冲刷的情况下也不掉落。既然异物进入胶带运输机是不可避免的，那么运输带的撕裂就是不可完全避免的，从一定角度讲是必然的。防撕裂的目标主要有两点：

①提高运输带的抗撕裂能力。

②当撕裂不可避免发生时，尽可能的缩短撕裂的程度，减少损失。

三、现应用的防纵撕方法、分类及存在缺陷

1、增强胶带本身的抗撕裂能力

目前有的胶带厂家在胶带载料面下层加入横筋，比较常用的是尼龙材料。当胶带发生纵向撕裂时，尼龙横向筋起到一定的阻尼作用，致使电机负荷增大，利用过流保护装置使传动电机跳闸。但这与实际情况有较大出入，因为传动电机在没计和选型时都留有余量，特别是对大型电机拖动来讲，这一阻尼作用，不至于导致电动机过流跳闸。所以对于大型设备，靠加横向筋防撕裂意义不大。

2、监测溜槽口情况

主要用金属接近开关或金属探测器来监测溜槽口是否有金属卡住，当在一定的时间内一直监测到金属的存在即判定有金属卡在了溜槽口处，可能或已经刺穿运输带，发出信号控制停车。

缺点：运行不稳定误动作频繁。易被煤流中的小金属块引起误动作。一般溜槽都为金属材质，改造不方便。

3、监测运输带带面状况

①拉绳防撕装置：拉绳撕裂开关安装在运输带两侧，由乙烯外套的航空钢丝绳连接起来。钢丝绳在上胶带带面下，靠近上胶带。当物体或撕裂的胶带悬吊下来，扫落到钢丝绳时，钢丝绳拉动微动开关发出报警或关掉输送机。

缺点：胶带纵向撕裂时，很少有胶带悬吊下来，撕裂胶带的物件也不一定悬吊下来，而对于胶带的划伤更是无能为力了。

②图像处理法：利用高精度激光视觉传感器，采用激光二维CCD图像处理技术来判断运输带是否有裂缝，从而判断运输带是否撕裂。

缺点：由于胶带与落煤都是黑色，加之煤尘环境影响，现今的图像处理技术不足以准确判定，效果并不理想。

四、基于射频技术的防撕裂装置设计

1、射频技术介绍

非接触IC卡又叫射频卡，属于是IC卡的一种。它是世界上最近几年发展起来的一项新技术，成功的将射频识别技术和IC卡技术相结合的产物，解决了卡内能量来源和信号的无线传输两大难题。是电子器件领域的一大突破。射频卡是将几个主要模块集成到一块芯片中，完成与读写器的通信。芯片上有EEPROM用来储存识别码或其它数据。

RFID是RadioFrequencyIdentification的缩写，即射频识别，俗称电子标签。

RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。

2、系统硬件设计

系统总体构成，由现场控制器控制读卡器来获取运输带撕裂信息，当读卡器返回运输带撕裂信息时，控制器控制胶带机停车，并发送撕裂位置信息给上位机，同时现场发出声光报警信号提示岗位司机。上位机可以是集控室控制主机。

手持式检测仪作为辅助检测仪器，用于检测运输带内感应线与射频模块的完好情况，将损坏地方对应的射频ID记录并屏蔽掉，使之不引起误动作停车。一般在运输带安装之初、修补或做接头后在停车状态下进行检测。

运输带内预埋感应线。感应线由双股带护套的细钢丝制成，其一端短接，另一端接射频模块形成回路。当运输带撕裂时，感应线被割断回路断开，信号由射频天线发出被读卡器接收，经控制器处理后发出相应指令（忽略、告警或停车）。一条运输带内等间距预埋感应线与射频天线。由于射频IC成本低廉，可以根据实际需要提高感应线预埋密度，缩短检测时间。

为了及时发现撕裂及时停车，读卡器可均匀装设于整条运输带。每个读卡器之间通过485总线连接到控制箱，每个读卡器设置对应地址。发生撕裂事故时，读卡器地址与运输带内的射频模块地址一同被发送到上位机，便于最快确定运输带撕裂位置。读卡器一般装设于固定托辊附近，因为距离托辊越近的地方运输带的上下振幅最小，读卡越稳定。由于大多数的撕裂事故发生在落料口周围，所以一般在落料口附近装设读卡器即可。

结论

笔者主要分析了带式输送机断带和撕裂的原因，还有断带和撕裂信号的采集，设计的断带和撕裂保护系统，可以准确可靠地检测到断带和撕裂信号，有效地减少断带和撕裂后所带来的损失，取得良好的经济效益，有一定的研究和推广价值。本文设计的保护系统是在事故发生后才能起到保护作用，企业在实际生产中要做好故障预防工作，加强生产管理和技术管理，尽量避免胶带断带和撕裂故障的发生。

参考文献

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[4]何希才，薛永毅，姜余祥.传感器技术及应用[M].北京:北京航空航天大学出版社.2005

[5]RFID技术论坛http://www.rfidworld.com.cn/bbs