皮带输送机综合保护装置的研究

王谱栋

（山西焦煤西山煤电（集团）公司东曲煤矿， 山西 古交 030200）

引言

皮带输送机作为运输煤炭的主要设备，其安全稳定运行对煤矿的高效安全生产意义重大。企业在提高煤炭运输效率的同时，如果未考虑皮带机的安全运行问题，会给工作人员的人身安全与矿井的财产安全埋下隐患。因此，皮带输送机综合保护装置的设计与应用对工人与设备的安全至关重要。

1 保护功能

根据矿井现场的实际需要，皮带输送机的综合保护装置已有多种型号，但总体而言，各种型号具备的保护功能都比较相似。目前我国矿井主要使用KTC101-L2 型综合保护装置，该保护装置具有超温保护、速度保护、皮带保护等功能。

1.1 堆煤保护

如图1 所示为堆煤保护原理示意图，当煤位电极探头与煤炭接触时，测得煤炭电阻值小于1 000 kΩ时，经1～3 s 延迟后，故障保护功能启动，皮带输送机停止运行。此外，也可采用行程煤位探头，由于与煤炭接触后存在摩擦力，当探头偏移15°时，故障保护功能启动，皮带输送机停止运行。这两种堆煤保护方式应用最为广泛。

图1 空气重介质选煤法工作原理示意图

1.2 速度保护

速度保护的主要原理是利用速度传感器采集滚筒的转速，从而判断是否需要启动保护动作。速度传感器一般安装于改向滚筒侧，速度传感器的安装位置应距离铝镍钴合金3～6 cm，传感器上电后信号灯亮数秒，随后信号灯熄灭传感器开始采集滚筒转速。在输送机运行过程中，若滚筒转速持续10 s 低于标准转速0.5 倍后，速度保护动作使皮带输送机停止工作，并发出低速报警信号。速度保护功能在现场使用情况中可靠性较高，可防止输送带打滑引发输送带与滚筒摩擦起火[1-4]。

1.3 跑偏保护

该保护功能的原理是利用跑偏传感器的导杆角度来判断传送皮带是否跑偏。一般设置导杆角度偏移10°～20°且持续10 s 以上时，跑偏保护动作。跑偏传感器可安装在输送机头部及皮带等多个位置。传统跑偏传感器的导杆为塑料材质，使用寿命较短，可使用金属材料制作导杆。

若皮带发生跑偏，机架与皮带边缘的摩擦力随之增大，皮带的使用寿命也大幅缩短。跑偏幅度较大时皮带甚至会被托辊或机架撕裂，因此根据矿井现场的实际生产情况，在机架上每隔10 个夹装一组托辊装置，从而防止皮带跑偏。在实际应用中，该装置的防跑偏效果较好。

1.4 烟雾保护

烟雾报警器应安装在机头回风方向5 m 内，烟雾保护的原理是当烟雾浓度超过限定值时，烟雾传感器发送报警信号至主机，随后启动烟雾保护，输送机停止运行。但在实际应用场合，大部分矿井采用爆破采煤工艺，因此，炮烟会使烟雾传感器频繁报警，影响了生产工作的正常进行。因此，可将温度保护与烟雾保护结合，当两者都发出报警信号时，方可启动烟雾保护系统。

1.5 超温保护

当温度传感器测得环境温度高于70 ℃以上时，超温保护功能动作，并自动洒水进行降温。温度传感器可安装在轴承等部件附近，维持皮带输送机的安全运行。

1.6 撕裂保护

目前大部分托辊的表面与端面为接近90°的直角形状，当输送带上物料较重时，托辊边缘极易插入皮带，导致皮带撕裂。因此，可采用圆弧形的托辊，避免损坏输送带。同时，在输送机头部的输送带底部安装撕裂保护装置，当检测到物料洒漏时，可认为皮带撕裂，撕裂保护装置启动，输送机立即停止运行。为避免因皮带跑偏漏煤导致误停机，可将撕裂保护与跑偏保护结合，判断输送带是否撕裂。

2 保护装置使用问题

1）工作人员操作不规范。综合保护装置的普遍应用时间较短，一部分工作人员还不具备较强的安全操作意识。首先是输送机的工作时间不宜过长，但工作人员经常让输送机长时间不间断运行，这样会导致设备温度较高，达到限定值时即会触发超温保护，此时工作人员因对保护装置不了解，会出现很多错误操作，也有企业为追求生产效率，强行重启保护装置，最终会导致综合保护装置灵敏度降低，无法起到保护输送机的作用。

2）保护装置质量差。综合保护装置的成本一般较高，很多企业为降低成本，选择质量较差、价格较低的综合保护装置，这些保护装置使用寿命较短，且保护功能经常失灵，保护功能形同虚设。

3）恶劣环境导致事故频发。对于煤炭储量较少的矿井而言，其开采难度较大，因此采用较小功率的电动机即可维持输送机的正常运行。但将这种皮带输送机应用于较大的矿井时，输送机长期处于过载运行状态，长期使用后极易发生磨损、发热等问题，事故发生概率大幅增高。

3 改进建议

1）保证设备质量。首先应当建立有效的采购制度，形成对采购人员的有效监督制度，防止购买的皮带输送机与保护装置出现以次充好的现象。在采购前，应当成立采购小组，对其他矿井投入使用的设备进行调研了解，并结合实际生产情况选择合适的皮带输送机与综合保护装置。

2）培训工作人员。综合保护装置的使用效果最终还是取决于工作人员的操作方式，因此需对工作人员进行安全意识和操作规范的培训，并进行综合保护装置原理与操作教学。同时，工作人员应具备一定的维修技能与排查潜在故障隐患的能力，这样可提高设备的生产效率并降低安全事故发生的概率。

3）建立监管与考核制度。设立专业监管人员，定期对综合保护装置进行检查，发现故障时应及时维修。同时设立考核制度，对操作规范、表现较好的员工给予物质与精神奖励，对经常误操作、工作态度不端正的员工实施处罚，从而调动工作人员的积极性，最终杜绝安全事故的发生[5-8]。

4 结语

作为矿井中运输煤炭的重要设备，皮带输送机的稳定安全运行具有重要意义。目前皮带输送机综合保护装置已具备多种保护功能，但在实际应用过程中仍存在较多问题，本文针对这些问题提出了相应的改进建议，以期降低安全事故发生的概率。同时应当致力于改进皮带机的综合保护装置，进一步提高矿井的生产效率和安全性。