1、皮帶縱向撕裂保護皮帶縱向撕裂保護以及橫向斷裂保護可行性研究報告1. 研究目的、意義帶式輸送機連續運輸能力強、運行效率高、易于實現自動控制，已經廣泛用于煤礦的煤炭運輸。對于長距離帶式輸送機，廣泛采用鋼繩芯輸送來提高其拉伸強度，但其縱向抗撕裂的能力卻沒有得到提高，僅為橡膠本身的強度，因而容易造成縱向撕裂。鋼繩芯帶式輸送機是廠礦生產運輸的大動脈，一旦造成斷帶，將會帶來極大的直接和間接損失。在我國，礦用鋼芯帶縱向撕裂事故時有發生，因此，非常有必要研制一種可靠實用的礦用鋼繩芯輸送帶縱向撕裂監控系統，實現對鋼芯帶縱向撕裂故障的及時、可靠的監控。至于皮帶橫向斷裂，由于鋼繩芯具有一定的抗橫向撕裂能力，然而運輸

2、帶的斷裂下滑事故也對煤炭生產有非常重要的影響，強力運輸帶橫向斷裂的負面影響更大，因此如何預防鋼絲繩強力運輸帶斷裂下滑也是保證煤炭生產和安全的一個非常重要的課題。2. 國內外研究現狀與發展趨勢近年國外對膠帶的運行理論、縱向撕裂機理和防撕裂應用技術進行過一定研究與開發，曾采用如下一些技術：首條接料皮帶中采用在皮帶張力層中設計縱橫鋼絲網，如武鋼燒結廠二燒車間進口法國設備中就有此類膠帶，增加皮帶強度，使其遇硬物時不易刺穿，一旦過負荷引起跳閘；在帶中設計電子感應層，一旦被異物刺入，即有信號反饋而引起停機；在上下皮帶之間設計金屬網或板件配以電器保護開關、一旦異物刺入或引起物料作用在網或板上，使其受力帶動電

3、器開關動作而引起停機；在膠帶機上方安裝電磁除鐵器，遇有鐵類雜物在膠帶上即將其吸起，而使膠帶得到保護等。鋼絲網的高強拉力不易斷裂而產生“阻力累加” ，當阻力累加到一定限度而引起電機過流停機。 防止輸送帶跑偏撕裂。 振動檢測器這種檢測裝置是在承載托輥之問輸送帶的邊緣處布置振動器，在輸送帶的另一邊設置振動接收器，當輸送帶發生縱向撕裂時，振動接收器不再受振動的作用，從而產生輸送帶縱向撕裂信號，進而發出報警信號并使輸送機停止運轉。這種檢測器最旱在原蘇聯使用，效果良好。 壓力傳感器在膠帶下方安裝報警裝置，當膠帶撕裂后，膠帶上的物料從裂口處落到防撕裂報警裝置的接料盤上，通過壓力傳感器或其他的感應形式，感知膠

4、帶已被撕裂而發出報警信號及控制電機停機。不過膠帶下方雖然安裝了縱向撕裂報警裝置，但由于膠帶在托輥上成一槽形，膠帶撕裂后，裂縫兩邊的膠帶有一沿槽兩側往內收的趨勢。 因此，膠帶撕裂后， 往往不是張開大口，裂縫兩邊的膠帶而是重疊一起，把裂口封住，膠帶上的物料不容易漏下，等到膠帶撕裂到一定長度后，才有物料漏下，引起報警。另外，由于物料的灑漏，使這種裝置經常誤報，引起意外停機，同樣影響生產。3.2 電磁波手段超聲波檢測器超聲波檢測器是利用超聲波轉換原理預防輸送帶縱向撕裂檢測器。在輸送帶容易發生縱向撕裂的位置（給料槽下面的緩沖托輥之間）裝設傳送超聲波的波導管。當輸送帶處于正常狀態下。超聲波送波、受波正常，

5、發出正常信號。一旦輸送帶發生縱向撕裂，波導管因彎曲而損壞。送波和受波成為不同狀態，即發出縱向撕裂的信號，驅動電機停止轉動，防止膠帶撕裂事故擴大。檢測裝置布置圖1 給料漏斗2 檢測部分3 處理及報警盤該裝置由超聲波的檢測和傳遞兩部分組成。超聲波的信號由安裝在輸送帶下面的波導管產生超聲波振蕩，通過檢波器檢波后發出。這種裝置的特點是膠帶本身不需任何加工，也不損傷膠帶。檢測器為密閉的裝置、耐水、耐塵、壽命長。若輸送強磁性物料，受微振動沖擊的情況下，檢測器也不會誤動作。無論有無負載荷均可進行測定。結構簡中，維修方便。光透視檢測器X 光透視檢測器X 射線穿透材料時，材料如有局部性異常存在，則透過該部位射線

6、強度的衰減將出現與周圍正則透過該部位射線強度的衰減將常部位相異的值。這種檢測裝置通過在膠帶內織入橫向的金屬片或金屬網，一旦縱向或者橫向撕裂，這些金屬片斷裂，X 光透視儀就會及時發出報警信號或使輸送機停機。傳感線圈輸送帶檢測器系統組成及工作原理該監測系統的原理框圖如圖， 由勵磁電流發生器、傳感器、信號處理模塊、單片機、輸送帶運行距離檢測器、輸送機電源控制器等組成。該系統是實時智能撕裂監測系統，其目的是監測運行中輸送帶的縱向撕裂，如有一處撕裂被監測到，撕裂監測系統就會自動停止輸送帶運行并確定撕裂部位，在輸送帶啟動及正常運行時，撕裂監測系統均發揮作用。如有斷電，則在重新接通電源時，撕裂監測系統可自動

7、復位。主要包括發射傳感器、接收傳感器、接近傳感器、 TL 傳感器、轉換及信號處理板以及端子盒。檢測信號來自：帶式輸送機中埋設環形線圈的檢測傳感器，帶式輸送機尾部或頭部滾筒上安裝用于檢測膠帶運行距離和膠帶轉動力一向的接近開關傳感器。監測系統原理框圖這種檢測裝置在輸送帶中每隔一定距離埋設一個傳感器線圈，并在輸送帶兩側設置電磁脈沖發生器和接收器。利用電磁感應原理，接收器通過傳感線圈接收發生器產生的電磁脈沖信號，當輸送帶發生縱向撕裂時，傳感線圈被切斷，接收器將接收不到電磁脈沖信號，從而產生輸送帶縱向撕裂信號，進而發出報警信號并使輸送機停止運轉。此類檢測裝置始于日本。勵磁電流發生器該縱向撕裂監測系統是基

8、于電磁感應原理工作的。其工作磁場的勵磁電流信號根據后續信號接收及處理電路的要求選定為一定頻率的脈沖信號電流。信號發生器輸出的脈沖信號的電流比較小，無法直接驅動信號發射探頭產生磁場，必須通過功率放大器進行功率放大。勵磁信號功率放大器的輸出功率根據傳感器線圈的電氣參數和探頭間的距離來確定，輸出功率越大，接收信號越強。功率放大器的輸出功率設計為可調的，以便調試和維護。傳感器設計該監測系統的傳感器由線圈、信號發射器及接收器組成，是整個系統的核心部件，用以獲取皮帶發生縱向撕裂的信號變化。在膠帶運行過程中，時常發生飄帶現象而導致監測系統誤動作，通常解決該問題的措施是加大信號發射器的發射功率，但是這也將導致

9、信號發射器發出的信號不經過預埋線圈而直接耦合到接收器，使得傳感器失效。通過對信號發射線圈及預埋線圈產生的磁場經過分析實驗后發現，當膠帶內的預埋線圈回路設計成同心矩形線圈回路時，在某一時刻，其在信號接收線圈中激起的感應電流方向和信號發射線圈通過直接耦合在信號接收線圈中激起的感應電流方向相反。如果信號發射器的信號源選擇正脈沖信號，再在信號接收器后加一個電流鑒向電路就解決了上述矛盾。膠帶運行距離檢測器設計膠帶運距離檢測器包括兩個相鄰距離計數傳感器和一組監測盤。這些元件安裝在輸送機尾部滾筒的一側，兩個相鄰距離計數傳感器被安裝到同一弧線上，但在圓周上監測盤的遮擋部分可同時遮住兩個距離計數傳感器。當皮帶輪

10、旋轉時，相鄰距離計數傳感器就會發送一個脈沖信號給微處理器，以表明每一個監測盤的經過。由于每兩個脈沖間的膠帶運行距離是相同的，所以通過記錄脈沖數就可以隨時知道膠帶運行的距離，進而可以知道何時會有預埋線圈經過檢測傳感器。信號頻率檢測監測裝置被安裝在環境非常惡劣的工礦現場，隨時都可能受到多種干擾因素的影響。通過檢測接收線圈內是否有感應電流產生來判斷是否有正常的預埋線圈經過的方法是很不可靠的，這往往也是產生誤動作的原因。根據電磁感應中頻率不變的原理，通過鑒別信號接收線圈輸出信號的頻率是否等于發射信號頻率，就可以排除掉極大部分的干擾，從而可以可靠地判斷出是否有正常的預埋線降通過。鑒頻器由頻率電壓轉換器、

11、 AD 轉換器和微處理器組成。接收信號經過放大調理和鑒向后輸入頻率電壓轉換器，輸出對應于頻率的電壓，再由 AD 轉換器采集電壓值送入微處理器，進行比較，進而判斷接收頻率是否等于發射頻率。信號傳送接口設計由于檢測裝置安裝處距離控制室可能很遠，不采取任何措施而僅僅通過電纜傳送，根本無法實現可靠的信號傳送。遠程處理過程與控制室之間的接口一般是通過工業標準 4-20 mA 環路來實現的。在信號接收器和膠帶運行距離檢測器端應各設置 一個 4-20 mA 變送器，在控制室信號接收端設置兩個 4-20 mA接收器，變送器和接收器間通過屏蔽電纜連接。 為了防止干擾，遠端檢測裝置和控制室信號處理裝置都必須用屏蔽

12、罩屏蔽，并且可靠接地。停機報警電路設計由于帶式輸送機的電機電源為工業交流電，屬于強電，而且在關斷電源時會產生瞬間高壓，所以在停機報警電路里必須將監控系統與輸送機的電機電源電路進行光電隔離，并通過功率驅動器驅動繼電器來關斷輸送機的電機電源，實現停機目的。程序結構和流程微處理器的程序主要分為主程序、 A/D 轉換處理程序、脈沖計數處理程序和通訊中斷處理程序組成。 A/D 轉換處理程序完成對頻率電壓轉換值的讀取，脈沖計數器中斷處理程序完成對膠帶運行距離脈沖的計數。通訊中斷處理程序完成微處理器與工控機間的通訊任務。主要程序完成對預埋線圈的檢測任務，當發現預埋線圈受損時，立即發出停機控制信號，并報警。關于地址處理，給輸送帶中的每個預埋線圈分配一個唯一的地址。在運行時，膠帶撕裂監測系統會將這些存儲好的地址數據與實時監測到的兩回路線圈間脈沖計數值相比較。在預埋線圈的地址排列中，如有一具體的