皮带运输机研究应用现状

皮带运输机研究应用现状
作者：禹世荣韩家甜
来源：《中国科技博览》2016年第11期
[摘要]皮带运输机作为高产高效的长距离连续运输设备，在煤矿井下运输中应用较为广泛。

结合皮带运输机的工作原理，对皮带运输机的调速方式、皮带跑偏的解决方案和运输过程中的故障检测的研究应用现状进行了综述，分析了现阶段皮带运输机工作过程中存在的常见问题，并对皮带运输机的发展与应用趋势进行了展望。

[关键词]皮带运输机；调速；跑偏；故障检测
中图分类号：TD528 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2016）11-0018-01
0 引言
煤炭资源作为非再生资源，具有重要的经济价值。

近年来，随着煤矿开采技术的快速发展，各大煤炭企业都加大了机械化开采程度。

煤矿井下运输是煤炭生产中非常重要的环节，煤矿井下运输设备的合理选择和安全维护，对提高煤炭企业经济效益，保证煤矿安全高效的生产具有重要意义。

煤矿井下运输设备按照动作方式不同可以分为连续和周期动作式两大类。

连续动作式运输设备包括刮板运输机、皮带运输机和风力输送等；周期动作式运输设备包括机车运输设备和矿井提升设备等。

皮带运输机可以实现输送距离长、输送物料多，易于实现自动化控制和集中化管理，是煤矿井下运输的关键性设备。

皮带运输机的安全高效运行，能够有效降低煤矿开采成本，显著提高煤炭企业经济效益。

1 皮带运输机研究应用现状
随着综合机械化采煤工作面的发展，皮带运输机逐渐成为煤矿生产中的一种主要运输设备。

皮带运输机能够实现长距离高效连续运输，与其他运输设备相比，具有工作阻力小、耗电量低、运输能力大、煤尘少等特点。

皮带运输机结构简单，主要由电机、传动装置、托辊、输送带、拉紧装置和清扫装置等组成，如图1所示。

胶带绕经两端滚筒后，用胶带卡子或硫化方法，将两头接在一起，使之成为闭环结构。

胶带由上、下托辊支承着，由拉紧装置将胶带拉紧，具有一定的张力。

工作时，电机带动滚筒旋转，驱动滚筒通过与输送带之间的摩擦力带动输送带运行。

基于皮带运输机的广泛使用，国内外学者对于皮带运输机的使用性能进行了诸多改进，除了选用高性能的电动机之外，运输系统中最主要的就是对电动机的调速。

传统的皮带运输机采
用液力耦合器进行软启动，存在着能耗高、污染环境和多电机转矩难以平衡等特点。

随着变频技术的发展，变频器正逐渐取代液力耦合器对皮带运输机进行调速[1]。

变频器的工作原理是通过改变交流电的电压和频率，调节电机的运行速度，从而实现对皮带运输机的调速。

变频器调速能够较好地实现运输机的软启动，通过适当延长启动时间，可以有效降低皮带的强度，从而提高皮带运输机各部件的使用寿命。

在煤矿井下运输过程中，皮带运输机常常会出现皮带跑偏、打滑、断带等故障，严重影响煤炭生产和企业经济效益。

目前针对承载托辊组故障、落煤不均匀以及滚筒积煤等原因引起的皮带跑偏问题，有几种解决方法：安装自动纠偏系统、调整落料口位置以及设计皮带清扫器[2]，从而降低因皮带跑偏造成的经济损失。

针对由于驱动滚筒和改向滚筒产生位移造成的皮带跑偏现象，一种数字红外阵列定位传感器被安装在滚筒边缘，用于测量滚筒位移，并将位移信息实时传递给PLC控制器，从而调整滚筒位置实现纠偏[3]。

皮带运输机的故障检测是通过监测轮转速来判断皮带运输机的运行情况来断定。

因为在皮带运输过程中，当出现过载、打滑、断带等故障时，轮的转速会发生响应的变化，这是一种间接故障检测方法[4]。

而对于皮带的纵向撕裂，通过设置磁性探测器检测磁场变化来测量纵向撕裂，除此之外可以安装拦索式纵撕传感器进行纵向撕裂测量[5]。

与传统的故障检测方法不同的是，转矩传感器配合跑偏传感器和纵撕传感器被用于皮带运输机的故障检测，提高了皮带运输机的运行性能[6]。

2 现阶段存在的问题
（1）故障检测方法
针对生产过程中出现的断带、过载、打滑和联轴器断开等故障，目前多采用间接的检测方法，不能够直接反应故障情况，影响皮带运输机的正常运行，降低了企业的生产效率。

因此，能够自动直观的检测皮带运输机出现的故障是十分必要的，有效的减少运输机故障造成的损失和影响，对提高煤矿生产效率和煤炭企业经济效益具有重要意义。

（2）软启动技术
皮带运输机因为是长距离大运量运输设备，通常采用软启动方式以减小皮带张力，同时要降低对其他部件的冲击。

目前通过采用液力耦合器和变频器实现软启动，调节精度不够，在功率较大的皮带运输机运行过程中常出现功率不平衡问题。

3 总结与展望
（1）故障智能检测
随着计算机技术和信号处理技术的不断发展，为实现皮带运输机的智能检测打下了良好的基础。

利用强大的计算机信息处理功能，编写先进的软件程序，实现远程监控，实时检测皮带运输机的各种运行参数，并对实时数据进行处理和故障分析。

同时，提高现有保护装置的可靠性和灵敏度，设计实时皮带运输机故障检测网络，将显著提高皮带运输机的安全运行性能，保障煤炭企业的高效生产。

（2）改进软启动技术
通过改进软启动技术能够显著较低启动时对皮带运输机元器件的冲击，同时减小皮带的动张力。

国外皮带运输机采用比例阀配合控制系统来实现软启动，这种方式能够提高皮带运输机的调节精度，但是成本较高，因此可以通过改进现有软启动技术解决上述问题。

（3）大型化大运量
为了适应我国能源经济的发展需求，中小型煤矿进行重组合并，煤炭企业正在向大型化发展，因此为了配合煤炭生产量，煤矿井下运输系统也应向着大型化发展，提高矿井生产效率。

参考文献
[1] 王继玲.变频技术在矿用皮带运输机调速系统中的应用[J].现代矿业，2015（560）：260-262.
[2] 张雪峰，毛君，王洁.解决煤炭皮带运输机跑偏的几种有效方法[J].辽宁工程技术大学学报，2010（29）：99-101.
[3] 党国庆，程晓燕.一种矿用皮带运输机的PLC控制系统设计与实现[J]. 煤炭技术，2012，31（11）：13，14.
[4] 郭秀丽，叶贤东.皮带运输机多功能诊断控制系统的研究和应用[J]. 金属矿山，2002（3）：37，38.
[5] 徐伟，赵日永，张中法，刘先昭.钢丝绳输送带的全过程防撕裂检测控制系统[J].橡胶工业，2011（48）：556-558.
[6] 王伟宁.皮带运输机故障检测系统的研究和应用[D].兰州：兰州理工大学，2007.。