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带式输送机跑偏机理分析与纠偏方法研究

发表时间：2021/7/23 来源：《建筑科技》2021年8月中作者：于勇

[导读] 本文针对输送机在运行中经常会出现输送带的跑偏问题，对各种跑偏形成的原因及其规律进行了分析研究，并提出运用多体系统动力学办法对系统做离散化的处理，并对滚筒运行的情况及平行度、输送带的黏弹性和压陷程度等各个方面的情况进行研究。

于勇身份证号码：21028119771231**** 吉林通化

摘要：随着社会科学技术的发展，皮带输送机作为一个重要的输送设备用途也越来越广泛。本文针对输送机在运行中经常会出现输送带的跑偏问题，对各种跑偏形成的原因及其规律进行了分析研究，并提出运用多体系统动力学办法对系统做离散化的处理，并对滚筒运行的情况及平行度、输送带的黏弹性和压陷程度等各个方面的情况进行研究。研究显示，输送带的跑偏不只是同其受力的程度相关，还跟材料的黏弹性相关；输送带的偏移量同所受压陷的程度相关，受压越深偏移量越大；输送带的跑偏问题会造成主动的滚筒应变应力及整体分布产生变化，减少输送带寿命。
关键词：带式输送机；跑偏机理；分析与纠偏方法
        引言
        带式输送机以其显著的优势在很多领域都得到了广泛应用，在炼钢企业同样如此。带式输送机在炼钢企业提料系统应用时，由于工作环境复杂，经常出现各类故障问题。其中皮带跑偏是非常典型的故障问题之一，根据相关实践统计数据表明，皮带跑偏占据所有带式输送机故障类型的70%～80%左右。一旦出现皮带跑偏，轻则对生产过程造成影响，对皮带造成损伤，重则会引发严重的炼钢生产安全事故，给炼钢企业造成重大经济损失和不良社会影响。
        1带式输送机保护装置的应用范围
        带式输送机保护装置主要应用于炼钢企业提料系统带式输送机机，安装在带式输送机机头、机尾、沿线及转载部位，采用PLC集成控制手段，将各类保护装置接入系统中实现对带式输送机的保护。在现代化企业，对智能化和集成化要求高，为多方位的达到整个生产运输系统的高效可靠，带式输送机保护装置的应用是不可或缺的。安装在带式输送机机尾的保护装置有：防跑偏装置；安装在沿线的保护主要有急停保护，每隔100m安装一套；安装在转载受料部位的保护装置有：纵撕保护装置、跑偏保护装置。根据盘式制动器的安装位置将其分为前置闸瓦制动器和后置闸瓦制动器，其结构分别如图1-1、1-2 所示。

        图 1 前置和后置盘式制动器结构示意图
        2带式输送机传统保护装置应用现状
        2.1跑偏保护机构
        带式输送机传统采用的防跑偏机构接触式跑偏传感器。该传感器只能实现皮带的开、关，无法对皮带的跑偏进行调节。该传感器通常在主运输皮带两侧各安装一个，主运输机传感器通常安装在距带面80mm左右，带式输送机通常安装在距带面50mm处左右，一旦传感器监测到皮带发生跑偏后会立即将跑偏信号发出，联锁开关在接到信号后实现开断功能。皮带上由于物料运输不均匀，遇到爬坡、下行或跌波路段时，皮带上的物料很容易洒落下来触动传感器，造成皮带误停机，对皮带的正常运输会造成一定的影响。技术人员通过对存在的问题进行分析，结合传感器的工作原理，将跑偏传感器信号的发出时间延长5s后再发出，这就能够确保传感器不会发生误动作。通过采取以上措施后，跑偏保护机构不仅能够实现跑偏停机，还不会受皮带上物料的影响而发生误停机。
        2.2输送带跑偏原因分析
        炼钢企业用带式输送机工作环境复杂，且设备自身结构也比较繁杂，所以引起带式输送机皮带跑偏的原因是多方面的。以下结合现场实践经验，阐述皮带发生跑偏的主要原因:①皮带自身制造质量缺陷导致其在宽度方向上受力不均匀，最终引发皮带跑偏。②皮带在装载各类物料时，在皮带宽度方向上的装载载荷分布不均匀，在不均匀载荷作用下导致皮带发生跑偏。如果物料重心偏右会导致皮带向左跑偏，相反的，如果物料重心在左边，会导致皮带向右发生跑偏。③驱动滚筒、转向滚筒中心轴线与皮带对称面不垂直，导致皮带沿宽度方向受力不均匀引发跑偏。④托辊转动不灵活或者发生偏转时，使得皮带沿宽度方向上的摩擦力存在差异，最终导致皮带受力不均匀引发跑偏。⑤其他因素。除上述因素外，还有很多其他原因都会导致皮带发生跑偏。比如滚筒表面加工误差、设备运行时的振动现象、滚筒表面不清洁等。皮带跑偏并不是单个因素作用的结果，在实践中必然是多方面因素综合作用的结果。
        2.3工作原理
        当皮带在正常运输时向左发生跑偏后，皮带中心线会脱离原有皮带的运行轨迹向左运动，左侧防跑偏机构会在带面的推动下发生偏转，套管上安装的上拨片发出信号，右侧防跑偏机构会在配重块的重力牵引下发生偏转，套管上安装的下拨片发出信号，当联锁开关同时接触到停机信号后切断输送机电源。皮带在正常运输时发生纵向撕裂后，皮带宽度会发生变形，安装在皮带两侧的机构会同时偏转，套管上安装的上下拨片同时发出停机信号，当联锁开关同时接触到停机信号后切断输送机电源。工作人员可以通过调整上下拨片角度来对皮带跑偏及撕裂的灵敏度进行调整。
        3皮带跑偏纠偏整体思路和过程
        3.1整体思路概述
        设计研究的皮带跑偏检测及其纠偏装置整体上可以划分成为3大部分，分别包括皮带跑偏检测装置、皮带纠偏装置、信号处理系统。其中皮带跑偏检测装置的作用是对带式输送机工作过程中的皮带跑偏现象进行自动检测。设计的是立辊式皮带跑偏检测机构，利用该机构对皮带的状态进行实时检测，采集得到的皮带状态信号数据经过信号放大和转换后传输至PLC控制器中进行分析和处理。PLC控制器将检测得到的信号与系统设定的正常信号进行分析和比较，将差值作为控制信号输出给纠偏装置。纠偏装置在获得控制信号后对皮带跑偏行为进行纠偏处理。以上就是带式输送机皮带跑偏与纠偏的整体思路，上述过程可以重复进行，直至皮带完全恢复到正确的位置为止。
        3.2胶带纠偏方法
        根据实际的生产需求，总结出以下几种纠偏方法：（1）托辊调偏法，当出现略微跑偏时，可以通过托辊来进行自行调整。利用摩擦力的因素，顺着胶带运行方向向前，另一侧则向后相对进行运动，促使托辊回到正常位置。（2）重力调偏法，将容易跑偏的滚筒和托辊支架增加的一定的高度，这样就会拥有一定的重力，物料通过本身的重力，有利于垂直运动，加大落差产生阻止跑偏的分力，自动纠正位置。该方法最为可靠，纠偏效果最佳。（3）垫高调偏法，当胶带空转时，最容易向一侧跑偏，这样可以将另一侧托辊支架适当的增高，促使两侧出现一定的高度差，这样可以相对的增加一侧的摩擦力，以保证滚筒轴线与皮带纵向方向垂直，胶带跑偏就会消失。（4）增加导条减缓跑偏，跑偏都是有一定趋势的，可以在不同的方向上增加皮带导条，对各个部分逐个进行调整。重点增加驱动滚筒和改向滚筒方向上的皮带导条，其次是对托辊的调整与物料的落料点的调整，通过双向运行皮带线适当增加皮带导条来减缓皮带跑偏。
        结语
        带式输送机在工作时经常会出现皮带跑偏问题，对设备的正常稳定运行构成了严重威胁。导致皮带跑偏的原因是多方面的，难以从根本上来防治，只能通过外部机构对皮带跑偏进行纠偏处理。设计研究的皮带跑偏立辊检测及纠偏装置，可以实现皮带跑偏的自动检测、信号处理及纠偏。将该装置应用到企业提料系统实践中，取得了较好的应用效果，对皮带跑偏现象起到很好的遏制作用，保障设备的可靠运行。