皮带式输送机防偏纠偏的改造研究

◎ 薛 昌，崔维启，张 星，史纬琦，陈厚斌，李金蔚，姜海龙

（山东港口集团青岛港董家口分公司，山东 青岛 266000）

皮带跑偏是皮带输送机常见的故障问题，至今还没有得到彻底的解决。皮带一旦发生跑偏，轻度会造成皮带运输沿线的物料撒落，导致浪费，且加大了对皮带运输沿线的清理难度，费时费力；重度会使皮带与箱体侧壁发生碰撞摩擦，导致皮带过热起火，引燃内部粉尘，造成流程设备大规模的连锁性爆炸，经济损失无法估测。

1 主要存在问题

港口散粮接卸，主要为进仓式储粮作业，整个作业流程按照预规划散粮运输路线，按照多阶段、多层次要求，对皮带式输送机进行架设。但由于皮带式输送机所使用的工况比较复杂，在运行过程中往往会由于物料的高位冲击、滚筒及托辊上过多的粉尘附着物，导致在设备运行作业过程中，皮带所受横向压力或皮带两侧所受摩擦力不均匀，引发皮带跑偏问题。

现有的防止皮带跑偏的技术方案都是通过加装跑偏开关的方式来实现的。当皮带发生跑偏时，会触发跑偏开关。跑偏开关动作后，在控制设备急停的同时，还将信号传送到控制屏幕进行故障报警。停机后，人工进行纠偏工作。不仅影响生产效率，且纠偏难度也较大，维修效率低，进一步影响生产效率。

为克服现有技术方案存在的不足，本文对皮带输送机的防跑偏和纠偏进行了研究与改造，以解决皮带的跑偏，以及跑偏不能自动控制纠偏等问题，能实现皮带跑偏后自动检测偏移量，并控制相关设备完成自动纠偏，从而有效避免皮带跑偏后投入大量的人力和时间进行手动纠偏，确保皮带式输送机连续工作，减少设备作业运行风险。

2 设计方案

跑偏纠偏装置安装布局如图1所示。

图1 跑偏纠偏装置安装布局图

流程皮带防跑偏、纠偏装置包括跑偏检测部分、偏移量实时监测反馈系统以及皮带纠偏部分。跑偏检测部分和纠偏部分，分别安装在装置的两侧，偏移量实时监测反馈系统的测量传感器通过螺栓固定在装置的特定支架处，以实现对皮带偏移量的实时监测。

跑偏检测部分由跑偏托辊和托辊连接支架组成，托辊内置轴承，当皮带发生跑偏触碰到托辊时，托辊可以沿皮带运行方向转动，避免皮带与金属发生机械摩擦，造成皮带损伤。跑偏检测部分末端与装置利用螺栓连接，并与装置内部的行程限位传感器相连接，当行程限位传感器处于不同位置时进而控制设备进行对应的动作，从而实现跑偏检测的目的。

偏移量实时检测反馈系统是由激光测距传感器以及相应的反馈电路及系统组成，系统可以根据不同的皮带机类型，自行关联相关的皮带设施。其中激光测距传感器用于监测皮带与机架之间的实时距离，通过监测实时距离确定皮带的运行状态是否安全，按照皮带边缘与机架之间的距离（即皮带的偏移量）划分安全等级，分别设置为正常运转、轻度跑偏和重度跑偏，处于不同的安全等级下都会进行运行状态的预警；3个运转等级下分别根据实际工况预先设置参数范围，并通过系统内部处理后，将皮带边缘与机架之间的距离以及安全等级实时显示在控制中心屏幕上。当皮带发生跑偏后，皮带边缘与机架之间的距离发生变化，并作为各类反馈操作的触发条件，当系统监测到数据变化，控制中心屏幕上伴有报警提示及语音播报，提醒监控人员皮带发生了跑偏以及跑偏程度如何。最后系统根据各类反馈信息，经过处理计算后，控制装置的对应动作。

皮带纠偏部分与跑偏检测部分的结构组成相似，安装在装置的另一侧，由纠偏托辊和托辊连接支架组成，托辊内置轴承。皮带纠偏部分的末端与电机主轴连接固定，皮带纠偏部分的电机不仅能通过电机主轴进而控制托辊连接架与纠偏托辊实现圆周方向的转动，也能通过装置内部的齿轮齿条结构实现电机的前后移动。当皮带纠偏部分接收到皮带跑偏信号后，电机随即进行动作，根据皮带跑偏的位置，皮带纠偏部分进行对应的前进与旋转动作，实现对皮带的精准智能纠偏。跑偏纠偏的结构简图如图2所示。

图2 跑偏纠偏装置结构图

3 纠偏反馈流程

当皮带发生跑偏后，一方面皮带与机架之间的距离发生变化，另一方面皮带边缘触碰到跑偏托辊；偏移量实时监测反馈系统的激光测距传感器检测到距离变化，跑偏信号将传输到控制中心的电脑，并在中控屏幕上显示异常报警。

跑偏检测部分由跑偏托辊与跑偏托辊支架以及内部限位开关组成，当皮带接触到跑偏托辊，随着跑偏的加剧致使跑偏托辊支架摆动，则带动内部限位开关动作，此时跑偏检测部分也将信号传输到控制中心的电脑，在中控屏幕显示异常报警并进行语音播报，并触发自动纠偏功能。

当触发纠偏功能后，电机启动，电机轴在电机旋转和前进的作用下，带动跑偏托辊支架和跑偏托辊与皮带的跑偏趋势相抵抗。具体为，系统会控制皮带流程设备低速运行，然后控制皮带输送机的液压张紧对皮带松紧度进行调节，使皮带处于平缓的状态下运行；此时，皮带输送机满足自动纠偏的条件，皮带纠偏部分的电机开始动作根据皮带的跑偏后的运行姿态，控制纠偏托辊支架旋转到合适位置并抵住皮带，同时，电机也根据实时监测反馈系统适当前进动作，使皮带受到一个向内侧的矫正力，直至皮带处于正常运行位置；皮带纠偏后，偏移量实时监测反馈系统检测到皮带偏移量到达正常数值范围后，纠偏完成，系统再次控制液压涨紧使皮带保持适当的张紧程度，与此同时，皮带流程设备也缓慢提速，将速度恢复到跑偏前的工作状态并保持。跑偏纠偏装置反馈控制如图3所示。

图3 跑偏纠偏装置反馈控制示意图

4 结论

基于原有装置所提出的皮带防偏、纠偏装置，在一定程度上，促使设备的管理工作质量得到提升，改善设备运行的安全性，有效提高设备运行效率。装置的设计，将皮带监测、皮带防偏、皮带纠偏3个功能模块集为一体，并与流程设备控制系统相关联，对设备的运行情况，时刻进行全程的监测反馈，做到动态调整、动态纠偏，从而起到优化相关从业工艺流程的作用，降低工作强度，减少设备维保维护人员的投入，实现为当今时代的散杂货作业接卸工艺的使用提供更多保障的目标，助力港口事业发展。