带式输送机皮带跑偏原因分析及自动纠偏措施研究

陈 伟

（晋能控股煤业集团地煤青磁窑煤矿， 山西 大同 037007）

引言

带式输送机对物料进行运输时，若跑偏现象出现在输送机中，而且比较严重时，就会导致输送机出现以下问题，如降低运输效率、撕带出现在输送机中、烧毁电机等，使其生产效率受到影响[1-2]。

1 9103 工作面概况

在晋能控股煤业集团某矿9103 综采工作面中，选取运煤的是DSJ100/100/2×200 带式输送机、SGZ764/500 型刮板输送机，安装带式输送机的长度是970 m，表1 为DSJ100/100/2×200 带式输送机的技术参数表。

表1 DSJ100/100/2×200 带式输送机技术参数表

由于输送机自动化程度、维护管理的水平与安装工艺的限制，在该工作面中，在回采开始的400 m一共发生的其跑偏事故就有8 起，包括4 起撕带事故（撕带长度一共是312 m）、1 起烧毁电机事故、3起断带事故，造成工作面的生产停工6.5 d，造成的经济损失为124.6 万元，使工作面的回采的高效性与安全性受到限制。

2 带式输送机跑偏机理分析

经过记录与统计该工作面带式输送机的跑偏长度、跑偏量、跑偏位置等参数，确定以下几个方面就是带式输送机有跑偏事故发生的主要原因。

1）输送带受力不均。因为该工作面的输送机有比较长的运输距离、安装输送机时比较差的安装质量与有力长期作用于部分托辊而导致其变形等，造成有径向与横向作用力Fy与Fx从输送带中产生。当摩擦力Fx'小于Fx时，其发生跑偏的方向是受力大的一边；但是其径向作用力Fy的分布呈不均匀走向时，其跑偏方向是拉应力大的方向，从图1 中可以看出的。

图1 带式输送机受力不均跑偏示意图

2）输送带的接头不合格。钢芯是DSJ 型带式输送机里面的结构，阻燃橡胶是外部使用的材质，其带式输送机的输送带使用的方法主要是对接，在对接之后，需要冷补的位置是接头的位置，因为在对接时，接头位置的平直是无法保证的，所以在0.5 m 以下的偏差存在于接头之前与之后的输送带的边沿中，当物料被运输时，接头位置的皮带由于滚轮的转动产生摩擦力不均与作用于其两边，进而造成了跑偏。

3）输送带张紧不合理。该工作面的输送机选用调整其张紧力的装置是游动车自动张紧装置，可是由于以下原因的影响即使是调整了其张紧可仍有偏差存在，其原因包括输送带所具有的勃弹性特征与运输物料的实际重量。在输送带处于松弛状态时，就会降低滚筒和输送带之间的摩擦力，有横向的震动发生，进而有跑偏现象出现。

3 红外线智能自动调偏系统的应用

为了解决9103 工作面带式输送机跑偏问题，经过研究，将红外线智能自动调偏系统进行安装。

3.1 调偏系统的结构构成

纠偏系统与红外线监测系统等构成了红外线智能自动调偏系统。

1）控制器与红外线发射器构成了红外线检测系统。接收端子与发射端子组成了红外线发射器，H 架上安装着红外线发射器，而且皮带距接收端子与发射端子有5 mm。并红外线光带被红外线发射器所发出，而且红外线光带是稳定的连续的，其宽度是0.3 m。

2）从图2 可以看出，PLC 控制器、蜗杆传动机构、位置检测元件、调偏托辊等构成了纠偏系统。调偏托辊下安装着蜗杆传动机构，并用电机进行驱动，电机的功率是5.5 kW，进而使调偏托辊旋转起来。

图2 纠偏系统结构示意图

3）红外线智能自动调偏系统一共有4 套被安装在了该工作面的带式输送机中，相邻2 套系统之间的安装距离是300 m，在4 套系统中，任意1 套系统内的纠偏系统的后方1～2.0 m 内安装着红外线监测系统。

3.2 调偏系统的工作原理

在带式输送机运行过程中，连续均匀的红外线被红外线发射器所发出，而且接收端子会把红外线全部接收，现在，纠偏动作就不会被纠偏系统所进行；如跑偏现象出现在带式输送机时，红外光束中的部分光束就会被输送带中的跑偏部分所遮挡，接收端子对输送带发生跑偏的位移量进行判断的依据就是光束被接收到的宽度，而且把接收到的全部数据输送到PLC 控制器中，然后蜗杆传动系统根据接收控制器发出的信号进行调整，并发出警报。当进行调整时，系统实时监控输送带实时的跑偏量，一直到输送带运行平稳为止。

3.3 调偏系统存在的优点与缺点

1）简单结构。该装置拥有比较简单的结构，当实际应用时，维护与操作均比较简便，并且成本费用不高，能够在采掘工作面带式输送机的不同型号中应用。

2）自动化水平较高。该系统中输送带的跑偏量的监测主要使用的就是红外线，发送指令、传输数据等主要使用的是PLC 控制器，和之前的纠偏托辊进行对比，该系统的的自动化水平比较高，使输送带纠偏的工作强度下降。

3）使用效果较好。在输送带的跑偏量不小于5 mm时，就会有保护动作做出，而且保护动作的时间范围是1～3 s，能够很好地避免有跑偏出现在输送带中，防跑偏的成效良好。

4）在应用该系统时，仍然有不足存在，主要有下面两个方面：在该系统内，电控元件是PLC，并且PLC 控制器受到巷道中设备的震动、噪音、高次谐波的干扰，误执行了保护动作；经过实际应用得知，该系统使用的带式输送机跑偏量的范围是0.3～0.5 m的效果最佳，在输送带的跑偏量在0.5 m 以上或有窜跳出线时纠偏的效果不佳。

4 结语

2020 年4 月21 日，晋能控股煤业集团某矿将4套红外线智能自动调偏系统安装在了9103 工作面的带式输送机中，直到同年10 月，经过6 个月的实验得知，该系统的应用降低了带式输送机故障发生率，而且纠偏的效果最佳，拦截跑偏现象34 次，控制跑偏时间为5～10 min，1 起由于输送机跑偏而造成断带、撕带等事故都没有发生，使维修输送机的费用降低了60 多万元，确保了带式输送机运行的稳定性与安全性，使用效果非常明显。