李 斌
（秦皇岛港股份有限公司第二分公司，河北 秦皇岛 066000）
【摘 要】港口普遍采用皮带输送机运送燃煤，在使用过程中受工作环境变化的影响容易发生跑偏。皮带跑偏不仅对皮带机本身损坏极大，而且存在安全隐患、影响生产效率、输送货物质量、污染环境等问题。本文通过对目前常用皮带跑偏检测装置优缺点的分析，结合实际工作环境开发了一套新型的皮带跑偏检测装置。该装置利用接近开关检测运输带中的钢丝，从而实现对皮带跑偏程度的检测，达到早期预警及时处理的目的。
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关键词 皮带机；跑偏检测装置；改进
０ 前言
目前，港口普遍采用皮带输送机运送燃煤。其主要设备钢丝带是由纵向承载钢丝和输送带母体粘合而成的复合板，在使用过程中受工作环境变化的影响容易发生跑偏。跑偏是作业过程中最为常见的故障，其危害性极大，主要影响有以下几个方面：
1）皮带跑偏引起系统故障停机影响生产作业效率。当皮带跑偏达到一定程度时，皮带会触发用于防偏的急停装置，造成作业系统停机，影响生产进程。
2）造成设备主要部件的非正常损坏。
首先，皮带跑偏使滚筒、托辊承受的轴向力增加，引起滚筒窜轴、托辊轴承损坏；其次，皮带跑偏造成物料洒落到回程皮带上，引起皮带与滚筒非正常磨损，缩短了滚筒和皮带的使用寿命；另外，跑偏皮带在运行时与支架发生非正常摩擦，导致皮带边缘磨损，影响了其使用寿命。
3）容易形成安全隐患。由于皮带严重跑偏，造成皮带翻卷物料，致使皮带单侧受力超过皮带纵向拉断力，从而引起皮带横向撕裂等安全隐患。
4）污染环境，影响输送物料质量。物料在洒落及清理过程中常常引起煤炭扬尘，对环境造成污染；同时，物料洒落也对输送货物质量造成影响。
由此可见，在实际运行过程中，皮带跑偏不仅对皮带机本身损坏极大，而且存在安全隐患、影响生产效率、输送货物质量、污染环境等问题。
造成皮带跑偏的因素有很多，例如煤种的不同、落料点的变化、托辊滚筒的磨损，甚至天气的变化，都可能造成皮带跑偏。这其中有些因素是我们能过控制的，可以通过技术手段解决，但更多的因素随机性很强不好控制。因此我们说解决皮带跑偏问题，除了加强日常的维修保养工作外，皮带跑偏早期的检测预警更加重要。只有能及早的发现皮带跑偏，才能及时的处理，才能最大程度上减少皮带跑偏带来的设备、生产和安全上的危害。这就需要我们设计一个可以实现对皮带跑偏进行早期检测预警的检测装置。
１ 皮带机跑偏检测装置的分类及应用情况
目前，皮带检测机构很多，可分成接触式和非接触式两种。接触式皮带检测装置结构普遍比较复杂，其工作原理是通过滚轮与皮带接触带动连杆机构动作，并通过多点开关机构或编码器进行偏移量的测量，此种检测装置适用于运转速度较低的皮带，并且对皮带侧面边缘完好性要求较高。优点在于能够实现皮带跑偏的早期预警。由于目前港口使用的皮带机带速普遍较高，所以此种检测装置实际应用很少。
非接触式皮带检测装置结构简单，往往只有一个开关点，皮带正常运行时不与检测装置接触，而当皮带发生一定量的跑偏时，会触动跑偏装置，最终实现皮带机报警停机。这种跑偏检测装置由于其不接触性质适用于高速运转的皮带，如果考虑到装置触发后皮带机马上停机，其对皮带侧面边缘完好性要求不高。虽然非接触式皮带检测装置能用于高速运转皮带，但缺点很明显，只能用作皮带极限跑偏急停，不能实现早期预警，一旦报警停机后，后续的皮带动态调偏维修只能通过封甩保护进行，并且动态调偏时皮带将长时间运转，由于皮带已处于跑偏状态，所谓非接触检测装置就变为接触式，如果皮带侧面有横向口子会对检测装置触碰杆造成损坏，因此调偏前还要拆除触碰杆，非常不方便。而且当皮带出现极限跑偏的情况下，很可能已经造成了对皮带本身或是周围设备的损坏，远远达不到早期预警及时检修的要求。
2 改进皮带机跑偏检测装置
我们通过对上述两种检测装置优缺点的分析，结合两者的优点开发了一套新型的皮带跑偏检测装置，基本原理是通过不接触皮带的检测限位测量出皮带的偏移量，并通过PLC程序判断皮带是否跑偏。最初的设想是在皮带机机架两侧安装2个光电开关，利用光电开关的特性来检测皮带位置从而判断皮带跑偏程度。然而在现场试验过程中发现，光电开关对作业环境要求较高，煤尘较大时将导致检测的准确率大幅度降低。而且，光电开关属于有源限位开关，实际应用过程中势必存在故障率高的问题。因此，我们更换了检测限位，通过在皮带下方边缘处安装若干强力接近开关，来检测皮带中靠近边缘的钢丝。皮带正常运行时，两侧的接近开关都能检测到皮带中的钢丝，发出正常信号，一旦皮带出现向一侧跑偏的情况，相反一侧的接近开关就不能检测到钢丝，通过向PLC发出信号来实现对皮带跑偏的报警。当然考虑到皮带边缘存在破损的可能性，我们可以在PLC中加入延时触发器来过滤掉这种情况。如果想要测量出更精确的皮带偏移量可以通过在皮带跑偏后不同的位置增加接近开关数量来实现。
3 新型皮带机跑偏检测装置其他应用
利用皮带跑偏检测装置我们还可以对皮带其他故障进行检测，例如当皮带两侧的接近开关都不能检测到钢丝，我们可以推测皮带宽度严重减少，很可能出现扯边或撕裂，因为当皮带出现撕裂后受到皮带径向力拉伸和槽型托辊摩擦力的作用，皮带会出现重叠现象，这时两侧接近开关都将检测不到钢丝。也可在皮带正下方适当距离安装接近开关，当皮带空载时皮带与接近开关的距离超过检测距离，而当皮带重载时，皮带发生形变使得皮带与接近开关的距离满足检测要求，从而实现对皮带空重载的检测。
4 新型皮带机跑偏检测装置技术创新
改进后的皮带跑偏检测装置具有以下创新点：1）利用接近开关检测钢丝带边缘的钢丝来判断皮带位置，机构不与皮带接触，在运转过程中皮带的破损特别是边缘的口子不会对检测装置造成损坏。2）通过PLC程序控制，能够实现皮带跑偏的早期预警。3）通过增加检测点能够实现皮带跑偏量的精确测量。4）检测装置主要由钢结构支架和接近开关组成，成本低，故障率低，易维修。5）通过改进程序和改变检测位置，可以实现检测装置多功能应用。
５ 结束语
我们在秦皇岛港煤一期皮带机上应用了新皮带跑偏检测装置，通过一段时间的运行，检测装置能够及时对皮带跑偏情况进行预警，从而实现了皮带跑偏早期预警，提高我们对皮带机跑偏情况的控制，保证了皮带的完好，减少了设备故障率，促进生产的顺利进行。
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参考文献
［１］成大先.机械设计手册[M].化学工业出版社,2008,4.
［２］孙洪昌.港口机械电气控制技术[M].中国电力出版社,2011,8.
［３］廖常初.PLC编程及应用[M].机械工业出版社,2014,1.
［责任编辑：杨玉洁］