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帶式輸送機由于輸送帶自身質量問題，或受到井下惡劣環境影響會出現斷帶問題。斷帶可造成輸送機機架損壞、輸送帶發生縱向撕裂或者橫向彎曲，傷害帶式輸送機兩側作業人員、損壞供電線路和其他管路等，還可能引發火災事故。因此，設計與應用帶式輸送機斷帶保護裝置具有十分重要的意義。

1、設備概況

云岡礦輸送帶二區北945機道、北980一部機道、北980二部機道擔負著北部盤區工作面的原煤運輸任務。

1）945機道于1993年11月正式投入使用，輸送機型號：DX5—CX2000，機道長度1140m，傾角5°，帶寬1.2m，輸送量900t/h，帶速2.0m/s，電機型號JBO400S—4，減速器型號SS1115—40。

2）北980一部機道于1994年4月投入使用，輸送機型號DX5—GX2000，機道長度3045m，傾角0°，帶寬1.2m，輸送量900t/h，帶速2.5m/s，電機型號JBO400L-4，減速器型號SS1115—31.5。

3）北980二部機道于1999年3月正式投入使用，輸送機型號DX5—ST2000，變坡點角度11°，帶寬1.2m，輸送量900t/h，帶速2.5m/s，機道長度2450m，電機型號YBS—250，減速器型號SSX250—31.5B。

以上三部帶式輸送機是20世紀70、80年代產品，體積大、設備笨重、故障率高，維護工作量也大，設備嚴重老化，易發生故障，存在較大的安全隱患。

2、設計原則

設計帶式輸送機斷帶保護裝置時，要依據運輸系統實際情況，確保保護裝置滿足系統運行需求，為帶式輸送機安全穩定運行提供保障。

1）帶式輸送機正常運行狀態時，保護裝置的 抓捕機構和輸送帶之間無摩擦，確保輸送帶正常運轉。

2）保護裝置對斷帶實施抓捕操作時，其制動 力應當滿足抓捕要求，確保抓捕力盡可能分散，避免輸送帶出現二次破壞。

3）輸送帶發生斷帶時，保護裝置迅速完成抓捕 操作，如果出現誤動作，立即將帶式輸送機斷電。

4）配置相應的清煤裝置，避免輸送帶上煤炭顆粒影響抓捕操作。

3、斷帶保護裝置

3.1 機械抓捕結構

抓捕機構是關鍵組成部分，其構成見圖1。抓捕機構的缸筒固定在橫梁結構上，活塞桿穿過橫梁，借助于法蘭和移動楔塊連接，移動楔塊在活塞桿的帶動下，沿機架方向上所設置的軌道進行直線運動。設置于下方的固定楔塊，和移動楔塊之間設置有自鎖結構，通過楔塊和輸送帶之間形成的摩擦力對斷帶進行有效抓捕。

圖1 機械抓捕結構部件構成

帶式輸送機正常運轉時，輸送帶被托輥托起，和位于下方的固定楔塊部件并不產生接觸，同時油缸活塞桿處于收縮狀態，確保把移動楔塊拉至軌道上方位置，和輸送帶之間保持一定的安全距離，確保帶式輸送機能夠正常工作。出現斷帶時，活塞桿及時推動移動楔塊沿導軌向下運動，和下方的固定楔塊之間形成自鎖，同時輸送帶運動的方向恰恰能夠確保斷帶在兩個楔塊之間能夠越抽越緊，確保可以把輸送帶快速鎖死，高效而迅速的完成抓捕操作。

3.2 液壓控制裝置

液壓控制裝置運行原理見圖2。液壓控制裝置的動力來源為異步電機，通過溢流閥部件以及電磁轉向閥a部件對整個裝置壓力大小進行控制。輸送機正常運轉時，通過監測設備實時獲取輸送帶運行參數，PLC裝置對輸送帶斷帶問題進行判斷。監測設備得出輸送帶發生了斷帶問題時，PLC裝置會輸出斷帶信號，此時電液換向閥a裝置接通電源而換位，油缸轉變為差動結構，其有桿腔之中油將快速流至無桿腔之中，電液換向閥b立即通電并完成換位操作，蓄能器裝置里面所儲存高壓油液將流至油缸裝置無桿腔結構內，確保完成對斷帶的抓捕操作。

3.3 斷帶信號的監測

監測信號精準是斷帶保護裝置有效運行的前提。主要是對輸送帶運行的方向、速度、輸送帶張緊力大小以及懸垂度進行監測，確保斷帶保護裝置不會出現誤動作。使用旋轉編碼器實時監測輸送帶速度和方向，利用傳感器監測輸送帶運行過程中張緊力大小以及懸垂度。當三個方面的監測均判斷出現斷帶問題，則確定出現了斷帶事故。

斷帶保護裝置中的電氣控制元件對收集到的相關斷帶參數進行全面分析判斷，從而確定輸送帶是否出現斷裂。上行輸送帶在發生斷帶時實際運行方向發生改變，同時輸送帶速度降低至零，后沿著輸送帶運行相反方向出現下滑。下行輸送帶在發生斷帶時實際運行方向不會改變，輸送帶的速度瞬間顯著增加。表1給出了判斷參數，其中V0代表輸送帶額定運行速度，V1代表輸送帶實際運行速度。

表1 輸送帶運行狀態判斷參數

4、模擬試驗及抓捕時間影響因素

4.1 模擬試驗

實際生產中很難對帶式輸送機斷帶保護裝置進行測試，需要在使用前進行模擬試驗。模擬試驗需要搭建相應的試驗裝置，包括液壓泵站結構、抓捕裝置、控制箱裝置、速度傳感裝置等，實物見圖3。

4.2 抓捕時間影響因素

抓捕時間是斷帶保護的重要參數。蓄能器裝置的壓力和安裝距離對抓捕時間影響很大。不同系統壓力以及不同安裝距離情況下，輸送帶輸送機電設備斷帶保護裝置的抓捕時間見表2和見表3。