皮帶式輸送機防偏糾偏的改造研究

◎ 薛 昌，崔維啟，張 星，史緯琦，陳厚斌，李金蔚，姜海龍

（山東港口集團青島港董家口分公司，山東 青島 266000）

皮帶跑偏是皮帶輸送機常見的故障問題，至今還沒有得到徹底的解決。皮帶一旦發生跑偏，輕度會造成皮帶運輸沿線的物料撒落，導致浪費，且加大了對皮帶運輸沿線的清理難度，費時費力；重度會使皮帶與箱體側壁發生碰撞摩擦，導致皮帶過熱起火，引燃內部粉塵，造成流程設備大規模的連鎖性爆炸，經濟損失無法估測。

1 主要存在問題

港口散糧接卸，主要為進倉式儲糧作業，整個作業流程按照預規劃散糧運輸路線，按照多階段、多層次要求，對皮帶式輸送機進行架設。但由于皮帶式輸送機所使用的工況比較復雜，在運行過程中往往會由于物料的高位沖擊、滾筒及托輥上過多的粉塵附著物，導致在設備運行作業過程中，皮帶所受橫向壓力或皮帶兩側所受摩擦力不均勻，引發皮帶跑偏問題。

現有的防止皮帶跑偏的技術方案都是通過加裝跑偏開關的方式來實現的。當皮帶發生跑偏時，會觸發跑偏開關。跑偏開關動作后，在控制設備急停的同時，還將信號傳送到控制屏幕進行故障報警。停機后，人工進行糾偏工作。不僅影響生產效率，且糾偏難度也較大，維修效率低，進一步影響生產效率。

為克服現有技術方案存在的不足，本文對皮帶輸送機的防跑偏和糾偏進行了研究與改造，以解決皮帶的跑偏，以及跑偏不能自動控制糾偏等問題，能實現皮帶跑偏后自動檢測偏移量，并控制相關設備完成自動糾偏，從而有效避免皮帶跑偏后投入大量的人力和時間進行手動糾偏，確保皮帶式輸送機連續工作，減少設備作業運行風險。

2 設計方案

跑偏糾偏裝置安裝布局如圖1所示。

圖1 跑偏糾偏裝置安裝布局圖

流程皮帶防跑偏、糾偏裝置包括跑偏檢測部分、偏移量實時監測反饋系統以及皮帶糾偏部分。跑偏檢測部分和糾偏部分，分別安裝在裝置的兩側，偏移量實時監測反饋系統的測量傳感器通過螺栓固定在裝置的特定支架處，以實現對皮帶偏移量的實時監測。

跑偏檢測部分由跑偏托輥和托輥連接支架組成，托輥內置軸承，當皮帶發生跑偏觸碰到托輥時，托輥可以沿皮帶運行方向轉動，避免皮帶與金屬發生機械摩擦，造成皮帶損傷。跑偏檢測部分末端與裝置利用螺栓連接，并與裝置內部的行程限位傳感器相連接，當行程限位傳感器處于不同位置時進而控制設備進行對應的動作，從而實現跑偏檢測的目的。

偏移量實時檢測反饋系統是由激光測距傳感器以及相應的反饋電路及系統組成，系統可以根據不同的皮帶機類型，自行關聯相關的皮帶設施。其中激光測距傳感器用于監測皮帶與機架之間的實時距離，通過監測實時距離確定皮帶的運行狀態是否安全，按照皮帶邊緣與機架之間的距離（即皮帶的偏移量）劃分安全等級，分別設置為正常運轉、輕度跑偏和重度跑偏，處于不同的安全等級下都會進行運行狀態的預警；3個運轉等級下分別根據實際工況預先設置參數范圍，并通過系統內部處理后，將皮帶邊緣與機架之間的距離以及安全等級實時顯示在控制中心屏幕上。當皮帶發生跑偏后，皮帶邊緣與機架之間的距離發生變化，并作為各類反饋操作的觸發條件，當系統監測到數據變化，控制中心屏幕上伴有報警提示及語音播報，提醒監控人員皮帶發生了跑偏以及跑偏程度如何。最后系統根據各類反饋信息，經過處理計算后，控制裝置的對應動作。

皮帶糾偏部分與跑偏檢測部分的結構組成相似，安裝在裝置的另一側，由糾偏托輥和托輥連接支架組成，托輥內置軸承。皮帶糾偏部分的末端與電機主軸連接固定，皮帶糾偏部分的電機不僅能通過電機主軸進而控制托輥連接架與糾偏托輥實現圓周方向的轉動，也能通過裝置內部的齒輪齒條結構實現電機的前后移動。當皮帶糾偏部分接收到皮帶跑偏信號后，電機隨即進行動作，根據皮帶跑偏的位置，皮帶糾偏部分進行對應的前進與旋轉動作，實現對皮帶的精準智能糾偏。跑偏糾偏的結構簡圖如圖2所示。

圖2 跑偏糾偏裝置結構圖

3 糾偏反饋流程

當皮帶發生跑偏后，一方面皮帶與機架之間的距離發生變化，另一方面皮帶邊緣觸碰到跑偏托輥；偏移量實時監測反饋系統的激光測距傳感器檢測到距離變化，跑偏信號將傳輸到控制中心的電腦，并在中控屏幕上顯示異常報警。

跑偏檢測部分由跑偏托輥與跑偏托輥支架以及內部限位開關組成，當皮帶接觸到跑偏托輥，隨著跑偏的加劇致使跑偏托輥支架擺動，則帶動內部限位開關動作，此時跑偏檢測部分也將信號傳輸到控制中心的電腦，在中控屏幕顯示異常報警并進行語音播報，并觸發自動糾偏功能。

當觸發糾偏功能后，電機啟動，電機軸在電機旋轉和前進的作用下，帶動跑偏托輥支架和跑偏托輥與皮帶的跑偏趨勢相抵抗。具體為，系統會控制皮帶流程設備低速運行，然后控制皮帶輸送機的液壓張緊對皮帶松緊度進行調節，使皮帶處于平緩的狀態下運行；此時，皮帶輸送機滿足自動糾偏的條件，皮帶糾偏部分的電機開始動作根據皮帶的跑偏后的運行姿態，控制糾偏托輥支架旋轉到合適位置并抵住皮帶，同時，電機也根據實時監測反饋系統適當前進動作，使皮帶受到一個向內側的矯正力，直至皮帶處于正常運行位置；皮帶糾偏后，偏移量實時監測反饋系統檢測到皮帶偏移量到達正常數值范圍后，糾偏完成，系統再次控制液壓漲緊使皮帶保持適當的張緊程度，與此同時，皮帶流程設備也緩慢提速，將速度恢復到跑偏前的工作狀態并保持。跑偏糾偏裝置反饋控制如圖3所示。

圖3 跑偏糾偏裝置反饋控制示意圖

4 結論

基于原有裝置所提出的皮帶防偏、糾偏裝置，在一定程度上，促使設備的管理工作質量得到提升，改善設備運行的安全性，有效提高設備運行效率。裝置的設計，將皮帶監測、皮帶防偏、皮帶糾偏3個功能模塊集為一體，并與流程設備控制系統相關聯，對設備的運行情況，時刻進行全程的監測反饋，做到動態調整、動態糾偏，從而起到優化相關從業工藝流程的作用，降低工作強度，減少設備維保維護人員的投入，實現為當今時代的散雜貨作業接卸工藝的使用提供更多保障的目標，助力港口事業發展。