0 引言

　　帶式輸送機是在廠礦企業(yè)中廣泛應(yīng)用的一種物料輸送設(shè)備，主要由輸送帶和驅(qū)動電機以及支承設(shè)備、控制和保護裝置等組成。通常由若干條帶式輸送機互相級聯(lián)交叉組成一套完整的輸送系統(tǒng)，實現(xiàn)物料的長距離輸送。

　　帶式輸送機的運行狀況直接關(guān)系到生產(chǎn)過程中設(shè)備和人員的安全。如何使帶式輸送機保護裝置高效、可靠、穩(wěn)定地在生產(chǎn)運行中充分發(fā)揮作用有著十分重要的現(xiàn)實意義。

　　本文討論的對象主要是拉繩開關(guān)、跑偏開關(guān)、打滑開關(guān)、撕裂開關(guān)、料流開關(guān)、堵料開關(guān)等帶式輸送機的一次保護裝置。

　　1 應(yīng)用現(xiàn)狀及存在的問題

　　1.1 拉繩開關(guān)

　　拉繩開關(guān)是用于帶式輸送機緊急停機的一種現(xiàn)場操作保護裝置。目前廣泛應(yīng)用的拉繩開關(guān)一般為無源機械式雙向拉繩開關(guān)，主要有旋轉(zhuǎn)式凸輪結(jié)構(gòu)和移動式凸輪結(jié)構(gòu)兩種。由于旋轉(zhuǎn)式凸輪結(jié)構(gòu)的拉繩開關(guān)擺桿旋轉(zhuǎn)時動作行程大、靈敏度高且不易卡死，故目前被更多地采用。

　　拉繩開關(guān)按照一定間隔(約40m)固定安裝于帶式輸送機兩側(cè)支架上，相互之間系上拉繩。緊急情況下，可以在帶式輸送機沿線任意位置拉動拉繩，觸發(fā)開關(guān)動作實現(xiàn)緊急停機。拉繩開關(guān)動作后的復(fù)位方式分為自動復(fù)位和手動復(fù)位兩種。

　　拉繩開關(guān)通常都有常閉、常開接點各1個，一般使用常閉接點。由于拉繩開關(guān)數(shù)量較多，為了節(jié)省電纜，通常一條帶式輸送機所有拉繩開關(guān)的常閉接點串聯(lián)后接入帶式輸送機的分合閘控制回路;對于很長的帶式輸送機，有時采用將沿線拉繩開關(guān)分段分組接入的方式。

　　目前廣泛應(yīng)用的拉繩開關(guān)的主要缺點有：

　　a. 不能遠程獨立顯示每個拉繩開關(guān)的工作狀態(tài)，更不能遠程復(fù)位。當(dāng)有拉繩開關(guān)動作后，難以確定具體是哪只動作，需要到現(xiàn)場逐個檢查，特別是當(dāng)拉繩開關(guān)動作狀態(tài)指示不明顯或者內(nèi)部接點分合不到位的情況下更加難以確定，而這對于較長的帶式輸送機來說必然是一件費時費力的事情。

　　b.拉繩開關(guān)本體的動作狀態(tài)指示不明顯，必須近距離觀察才能鑒別。絕大部分產(chǎn)品動作狀態(tài)指示方式為擺桿偏位鎖定或翻牌指示，能夠發(fā)出聲光指示的產(chǎn)品很少。

　　1.2 跑偏開關(guān)

　　跑偏開關(guān)是用于檢測帶式輸送機運行過程中輸送帶跑偏程度并進行報警的一種保護裝置，有時也用于在輸送帶嚴(yán)重跑偏時自動觸發(fā)緊急停機。目前廣泛應(yīng)用的跑偏開關(guān)一般為無源機械式兩級跑偏開關(guān)。

　　跑偏開關(guān)按照一定間隔(約50m)固定安裝于帶式輸送機兩側(cè)支架上，跑偏開關(guān)的滾輪部分在受到偏離中心運轉(zhuǎn)的輸送帶的邊沿擠壓后產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，當(dāng)滾輪偏轉(zhuǎn)到一定角度時觸發(fā)開關(guān)接點動作。

　　通常一條帶式輸送機所有的跑偏開關(guān)常閉接點串聯(lián)后接入帶式輸送機的分合閘控制回路或者報警指示裝置中;對于很長的帶式輸送機，有時采用將沿線跑偏開關(guān)分段分組接入的方式。

　　目前廣泛應(yīng)用的跑偏開關(guān)主要缺點有：

　　a.不能遠程獨立顯示各個跑偏開關(guān)的工作狀態(tài)，一般也沒有接點動作自鎖保持功能。當(dāng)有跑偏開關(guān)動作時，難以確定具體是哪只動作，需要到現(xiàn)場觀察才能確定輸送帶發(fā)生跑偏的具體位置。

　　b.機械式滾輪結(jié)構(gòu)難以長期經(jīng)受輸送帶的沖擊，需要經(jīng)常檢修和更換跑偏開關(guān)。

　　1.3 打滑開關(guān)

　　打滑開關(guān)是用來檢測輸送帶與傳動滾筒之間的滑動并進行報警的一種保護裝置，可用于在輸送帶發(fā)生打滑時自動觸發(fā)緊急停機。打滑是一種較為嚴(yán)重的故障現(xiàn)象，原因可能是超載、輸送帶受卡阻、斷帶、滾筒卡死、驅(qū)動電機轉(zhuǎn)速異常等等，如不及時停機可能引起設(shè)備嚴(yán)重損壞、火災(zāi)以及人身傷害等嚴(yán)重事故[1]。

　　打滑開關(guān)的種類比較多，工作原理和檢測方法也各有不同。比如按照檢測方法劃分，有直接檢測輸送帶速度并與設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)速度比較的觸輪式打滑開關(guān)，有檢測從動輪轉(zhuǎn)速并與設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速比較的打滑開關(guān)，有同時分別檢測滾筒轉(zhuǎn)速和輸送帶速度并進行比較的對比式打滑開關(guān);按照內(nèi)部工作原理分，有磁阻式、磁電式、光敏式等等。部分打滑開關(guān)裝置還能夠?qū)崟r提供輸送帶線速度或滾筒轉(zhuǎn)速的信號顯示和輸出。

　　目前廣泛應(yīng)用的打滑開關(guān)安裝使用中經(jīng)常會碰到的問題有：

　　a.打滑開關(guān)產(chǎn)品種類比較多，應(yīng)用中常出現(xiàn)選擇不當(dāng)?shù)那闆r。有的產(chǎn)品難以適應(yīng)現(xiàn)場惡劣的環(huán)境條件，如粉塵、潮濕、振動等。有的產(chǎn)品現(xiàn)場安裝困難，如測速探頭和控制箱分開的分體式產(chǎn)品，現(xiàn)場安裝和布線比較麻煩。

　　b.很多產(chǎn)品是通過比較輸送帶實際速度與額定標(biāo)準(zhǔn)速度的差異來判斷是否發(fā)生打滑，因而需要具備避開輸送機啟動和停止過程的功能，也就無法判斷輸送機啟動和停止過程中發(fā)生的打滑。但輸送機啟動過程中，由于加速度的存在，并要克服較大的靜摩擦力以及可能存在卡阻現(xiàn)象，非常容易發(fā)生打滑。

　　1.4 撕裂開關(guān)

　　撕裂開關(guān)是檢測輸送帶縱向撕裂并報警的一種保護裝置，可用于在輸送帶發(fā)生撕裂時自動觸發(fā)緊急停機。大部分撕裂發(fā)生在輸送帶尾部落料斗出口，由于物料中的大塊硬物卡在落料斗出口而刮傷甚至刮穿輸送帶，有些撕裂的發(fā)生常常是由于輸送帶支架和托輥變形等原因造成的。

　　按照不同的檢測手段和工作原理劃分，有安裝于輸送帶下方的光電式和導(dǎo)電橡膠式撕裂開關(guān);有安裝于輸送帶下方的拉線式開關(guān);有安裝于輸送帶尾部落料斗出口的擋板式撕裂開關(guān);此外，還有振動感應(yīng)式撕裂開關(guān)等等。

　　目前廣泛應(yīng)用的撕裂開關(guān)主要缺點有：

　　a.大部分撕裂開關(guān)只能在輸送帶撕裂穿透后才能動作，使得撕裂開關(guān)的保護作用十分有限。很多產(chǎn)品可靠性和穩(wěn)定性都比較差，不少用戶干脆放棄安裝撕裂開關(guān)，而依靠加強巡檢、盡量減少物料中的大塊雜物等間接手段來減少撕裂發(fā)生的可能。

　　b.很多產(chǎn)品在輕微擾動下容易發(fā)生誤動作，影響輸送帶正常運行。

　　c.大部分產(chǎn)品采用若干個感應(yīng)器探頭加一個控制箱的分體式結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場檢修維護不方便。

　　1.5 料流開關(guān)

　　料流開關(guān)是檢測輸送帶上是否有物料的保護裝置，有的產(chǎn)品可區(qū)分不同流量大小，在流量超大時還可以提供超載報警。料流開關(guān)有時還用來觸發(fā)降塵除塵設(shè)備如水噴淋裝置和除塵器等聯(lián)鎖工作。

　　按照不同的檢測手段和工作原理劃分，主要有安裝在輸送帶上方的懸臂式或鏈錘式料流開關(guān)、安裝在輸送帶下方的稱重式料流開關(guān)兩種。

　　目前廣泛應(yīng)用的料流開關(guān)主要缺點有：

　　a.部分產(chǎn)品配件強度不夠，易因沖擊、震動等原因損壞。

　　b.只能檢測到輸送帶上某個位置是否有物料，不能反映整條輸送帶上的物料流動情況。

　　1.6 堵料開關(guān)

　　堵料開關(guān)是安裝在落料斗或儲料倉內(nèi)檢測料位的一種保護裝置。帶式輸送機系統(tǒng)中兩條輸送機之間通常是通過管狀落料斗連通，運行中當(dāng)落料斗出口因各種原因受堵時物料會很快堵滿整個落料斗乃至大量溢出。在落料斗的中上部位置安裝堵料開關(guān)可以在堵料事故發(fā)生的初期報警并可自動觸發(fā)緊急停機，從而避免大量堵料造成的輸送帶打滑、驅(qū)動電機過載等嚴(yán)重后果。

　　堵料開關(guān)按照不同的檢測手段和工作原理劃分，主要有阻旋式、射頻導(dǎo)納式、電極式、音叉式、活動擋板式、負壓式等多種形式。

　　目前廣泛應(yīng)用的堵料開關(guān)主要缺點有：

　　a.安裝比較麻煩，一般需要在落料斗側(cè)壁上開割安裝孔，安裝不當(dāng)可能影響落煤斗的耐磨襯板等結(jié)構(gòu)，安裝位置難以隨意調(diào)整。

　　b.部分產(chǎn)品配件強度不夠，易因沖擊、震動等原因損壞。

　　c.射頻導(dǎo)納式等類型的產(chǎn)品誤動率較高。

　　d.阻旋式產(chǎn)品需要長時間運轉(zhuǎn)，產(chǎn)品壽命相對較短。

　　2 問題總結(jié)

　　從調(diào)查情況可以看出，大部分產(chǎn)品在實際應(yīng)用中都存在不少問題，國內(nèi)產(chǎn)品長期以來缺乏改進也使得很多問題一直沒有得到徹底解決。多年來，國產(chǎn)品牌相互之間低價競爭導(dǎo)致了產(chǎn)品質(zhì)量和售后服務(wù)質(zhì)量都不能令用戶滿意，而煤炭、電力、石化、港口等行業(yè)的用戶對設(shè)備的性能和質(zhì)量要求很高，他們常常寧可花幾倍甚至十幾倍于國內(nèi)產(chǎn)品的價格選擇國外進口品牌產(chǎn)品。

　　總體來說，國內(nèi)帶式輸送機保護裝置產(chǎn)品存在功能單一、性能落后、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、外形粗糙、可靠性差等缺點。高端產(chǎn)品市場基本被國外品牌瓜分，國內(nèi)尚沒有具備較強競爭力和影響力的品牌。另外，缺少行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也是國內(nèi)帶式輸送機保護裝置產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊的一個重要原因。

　　事實上，帶式輸送機保護裝置產(chǎn)品的市場需求十分巨大，國內(nèi)廠家只要改變觀念，狠抓質(zhì)量，充分利用適合新技術(shù)，根據(jù)市場需求不斷開發(fā)出新的產(chǎn)品，必定可以搶回國外品牌占領(lǐng)的高端市場。

　　3 改進及發(fā)展方向

　　結(jié)合近年來出現(xiàn)的一些新技術(shù)和新產(chǎn)品的應(yīng)用情況看，帶式輸送機保護裝置有以下發(fā)展趨向。

　　第一，發(fā)展帶式輸送機綜合保護自動化系統(tǒng)。發(fā)展智能化保護裝置，使現(xiàn)場保護裝置具備通信功能;應(yīng)用通信和地址編碼技術(shù)，集中對安裝在現(xiàn)場的整個帶式輸送機系統(tǒng)的所有保護裝置進行監(jiān)視和控制，實現(xiàn)遠方狀態(tài)顯示以及遠方復(fù)位等功能。

　　帶式輸送機綜合保護自動化系統(tǒng)與帶式輸送機控制系統(tǒng)互相連接通訊，參與到整個帶式輸送機控制系統(tǒng)的邏輯控制過程中，可充分發(fā)揮保護裝置的作用。

　　目前已經(jīng)出現(xiàn)的帶式輸送機保護系統(tǒng)主要側(cè)重于集中通信和信號采集功能，各個現(xiàn)場保護裝置的智能化開發(fā)和應(yīng)用比較少，有部分廠家采用單片機技術(shù)開發(fā)了智能式拉伸開關(guān)、智能式跑偏開關(guān)等[2]。

　　第二，發(fā)展一體化、小型化帶式輸送機保護裝置。結(jié)構(gòu)緊湊、安裝簡便、性能可靠、免維護是未來各種狀態(tài)檢測裝置發(fā)展的必然方向。

　　第三，應(yīng)用新的檢測技術(shù)和檢測手段，針對當(dāng)前帶式輸送機保護裝置使用過程中的缺點和不足，開發(fā)更能有效反映輸送機運行狀態(tài)的、性能更為可靠和穩(wěn)定的保護裝置。

　　針對實際應(yīng)用中接觸式測量方式存在的缺點，可以盡量采用非接觸式測量技術(shù)手段，以減少對現(xiàn)場工藝流程的影響，并可以大大延長保護裝置的使用壽命、減輕檢修維護的負擔(dān)，如非接觸型的感應(yīng)式跑偏開關(guān)[3]和感應(yīng)式料流開關(guān)等。

　　針對一般打滑開關(guān)不能全過程檢測輸送帶打滑的不足，可以采用同時檢測帶式輸送機的主動輪滾筒、從動輪滾筒以及輸送帶的運行速度是否一致的方式，檢測輸送機從啟動到運行、到停止的全部過程中輸送帶的不同位置是否發(fā)生打滑。

　　針對料流開關(guān)只能單點測量的缺點，可以將皮帶秤的實時流量和帶速以及物料流向相結(jié)合，在工業(yè)控制計算機的人機界面上通過軟件技術(shù)合成與現(xiàn)場相一致的流量動態(tài)曲線，更為形象具體地顯示現(xiàn)場輸送帶的物料的流量流速以及不同位置的物料多少。

　　以上分別從功能、結(jié)構(gòu)、性能等方面探討了帶式輸送機保護裝置的發(fā)展方向。有不少廠家已經(jīng)開發(fā)出了一些功能先進的產(chǎn)品，但是要能夠獲得市場認可還必須提高產(chǎn)品質(zhì)量、加大推廣力度。總而言之，帶式輸送機保護裝置的發(fā)展必須要、也必然會與檢測技術(shù)、通信技術(shù)以及自動化控制技術(shù)的發(fā)展緊密結(jié)合。

　　4 結(jié)束語

　　目前我國廠礦企業(yè)正處在從粗放型向集約型、從勞動密集型向技術(shù)密集型模式轉(zhuǎn)變的過程之中，如何在減少人員投入的情況下，又能保證生產(chǎn)安全、增加效率和效益、提高自身的市場競爭力，是擺在每個企業(yè)面前的一個重要課題。包括帶式輸送機保護裝置在內(nèi)的狀態(tài)檢測裝置的改進必定能夠提高廠礦企業(yè)設(shè)備運行的可靠性、穩(wěn)定性，并適合終體現(xiàn)為生產(chǎn)效率的大幅度提高。