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在煤礦公司的采媒工作全過程中，皮帶輸送機(jī)是一種較為普遍的運(yùn)載工具，傳動(dòng)帶運(yùn)載工具不但具備極強(qiáng)的輸送量，并且在運(yùn)送原材料的全過程中摩擦阻力較為小，耗能較為低，可以保持長距離運(yùn)送，并且傳動(dòng)帶運(yùn)送的操作過程全過程比較簡單，不容易占有很多駕駛員職位，因而，許多廠礦企業(yè)都將傳動(dòng)帶運(yùn)送當(dāng)做關(guān)鍵的運(yùn)輸工具。

一般來說傳動(dòng)帶運(yùn)送的跑偏保護(hù)器都是采用伺服電機(jī)來開展速率傳感技術(shù)的檢測，在具體的運(yùn)送全過程中，根據(jù)PLC監(jiān)視系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)速率，向系統(tǒng)軟件傳出跑偏的繼電子信號(hào)，隨后根據(jù)系統(tǒng)軟件中主從關(guān)系機(jī)運(yùn)作的速率差來分辨跑偏常見故障。傳統(tǒng)式皮帶輸送機(jī)因?yàn)橄冗M(jìn)設(shè)備相對(duì)落后，平時(shí)的管理方法、維護(hù)保養(yǎng)工作中都不及時(shí)，造成傳動(dòng)帶常有跑偏的狀況，因而，務(wù)必對(duì)于這種情況提高其跑偏設(shè)備的可信性。

1、皮帶運(yùn)輸機(jī)打滑的原因分析

在煤礦井下作業(yè)過程皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸回頭煤、淤煤的過程中由于負(fù)荷過大，導(dǎo)致運(yùn)輸及驅(qū)動(dòng)裝置提供的牽引力F不能完全抵消大載荷帶來的阻力Ff，因此皮帶出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，其公式表示如下：
 

由此可知，在皮帶運(yùn)輸機(jī)工作過程中，驅(qū)動(dòng)滾簡上部以及下部皮帶的張力、皮帶與滾筒之間的摩擦系數(shù)以及運(yùn)行的傾斜角等對(duì)皮帶打滑都有很大的影響。

在實(shí)際生產(chǎn)過程中，一旦出現(xiàn)皮帶打滑的現(xiàn)象，就很可能會(huì)導(dǎo)致皮帶驅(qū)動(dòng)滾筒停止工作，甚至?xí)谒查g出現(xiàn)抱死現(xiàn)象，導(dǎo)致皮帶出現(xiàn)斷裂、跑偏等現(xiàn)象，而且還會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的磨損問題，這對(duì)皮帶使用壽命有非常嚴(yán)重的影響。如果皮帶發(fā)生了抱死現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致摩擦力瞬間急劇增加，引發(fā)皮帶著火，為煤礦的生產(chǎn)開采埋下安全隱患。

2、傳統(tǒng)裝置的特性

在傳統(tǒng)模式下為了防止皮帶出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，往往會(huì)針對(duì)皮帶運(yùn)輸機(jī)的主從滾筒進(jìn)行運(yùn)行速度比值的提前設(shè)定，讓其實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)行，這樣就能有效減小速度差，以此來實(shí)現(xiàn)防滑。在防滑系統(tǒng)中經(jīng)常會(huì)用到磁電式以及接觸式傳感保護(hù)模式，但是這兩種保護(hù)模式存在以下一些缺陷：

①一旦皮帶在滾動(dòng)過程中出現(xiàn)偏差就會(huì)導(dǎo)致運(yùn)輸過程中讀數(shù)存在誤差；

②現(xiàn)有皮帶的操作調(diào)節(jié)主要依靠變頻器來實(shí)現(xiàn)擋位自動(dòng)調(diào)整，而主從滾簡進(jìn)行了速度預(yù)設(shè)，因此，擋位自動(dòng)變換過程中會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)處在失速狀態(tài)，并將這種狀態(tài)判斷為打滑，引起系統(tǒng)運(yùn)行故障。

3、防滑保護(hù)裝置改進(jìn)方案

3.1檢測方案

鑒于傳統(tǒng)保護(hù)裝置凸顯出來的問題，針對(duì)滾筒運(yùn)行速度以及方向的監(jiān)測主要采取了增量式旋轉(zhuǎn)編碼器，對(duì)滾筒的運(yùn)行狀況進(jìn)行了直接測量，其測量計(jì)算公式如下：
 

圖1所示為編碼器的布置圖，在皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行的過程中，運(yùn)輸機(jī)上設(shè)置的5個(gè)編碼器同步進(jìn)行測速，如果出現(xiàn)皮帶打滑的現(xiàn)象，在皮帶上面安裝的1~3號(hào)編碼器就會(huì)與滾筒上編碼器的運(yùn)轉(zhuǎn)速度形成差值，觸發(fā)系統(tǒng)中的報(bào)警裝置，皮帶就會(huì)立刻停止運(yùn)轉(zhuǎn)。
 

3.2增量式編碼器工作原理

編碼器的主要作用就是完成信號(hào)的轉(zhuǎn)換以及編制，最終向外輸出可以進(jìn)行傳輸、存儲(chǔ)的信號(hào)。按照工作原理的不同可以將編碼器分為增量式以及絕對(duì)式。增量式編碼器可以實(shí)現(xiàn)位移信號(hào)跟電信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換，另外還可以將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成可實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)的脈沖，通過對(duì)產(chǎn)生的脈沖計(jì)數(shù)后就能判斷其位移量的大小。

在皮帶運(yùn)輸機(jī)防滑裝置中應(yīng)用的增量式的編碼器能夠同時(shí)針對(duì)皮帶的角度以及角速度進(jìn)行監(jiān)測，操作流程簡單，具有較高的靈敏度和性價(jià)比。圖2所示為增量式編碼器產(chǎn)生信號(hào)的波形圖。
 

增量式編碼器的基本工作原理是根據(jù)光電轉(zhuǎn)換原理將信號(hào)轉(zhuǎn)換成方波脈沖。其實(shí)際使用壽命以及抗外界干擾的能力非常強(qiáng)，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的測量工作，占用的體積也比較小，最主要的是其信號(hào)波形不會(huì)因?yàn)榉直媛食霈F(xiàn)變化而改變，能夠保證系統(tǒng)信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，避免出現(xiàn)系統(tǒng)誤判的現(xiàn)象。

3.3系統(tǒng)工藝

系統(tǒng)的監(jiān)測部分主要包括主程序以及終端程序兩個(gè)流程，系統(tǒng)啟動(dòng)后，主程序會(huì)自動(dòng)采集運(yùn)行數(shù)據(jù)并完成數(shù)據(jù)的計(jì)算分析，然后根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果來判斷系統(tǒng)運(yùn)行是否達(dá)到了提前設(shè)定的最大值，如果與設(shè)定最大值吻合，就會(huì)立即啟動(dòng)斷電程序，皮帶就會(huì)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，在經(jīng)過細(xì)致的分析后找出皮帶打滑的具體部位，并采取相關(guān)措施進(jìn)行處理，充分保證安全性后，就可以將皮帶進(jìn)行復(fù)位，然后系統(tǒng)可以繼續(xù)運(yùn)行。

編碼器將系統(tǒng)運(yùn)行信號(hào)傳輸?shù)絇LC系統(tǒng)后，PLC會(huì)立即進(jìn)行脈沖信號(hào)分析處理，通過計(jì)算皮帶運(yùn)輸機(jī)不同部位的運(yùn)轉(zhuǎn)速度差值來判斷皮帶是否存在打滑故障，并以此來最終確定是否執(zhí)行斷電操作。另外，主程序在啟動(dòng)后通過將接收到的信號(hào)與預(yù)設(shè)保護(hù)值進(jìn)行對(duì)比分析，判斷是否存在差值或者運(yùn)行不同步的現(xiàn)象，這樣就能判斷出皮帶是否存在打滑現(xiàn)象，一旦發(fā)現(xiàn)打滑故障，系統(tǒng)就會(huì)將報(bào)警信號(hào)傳輸?shù)綌嚯娧b置，中斷程序就會(huì)啟動(dòng)，這樣就實(shí)現(xiàn)了皮帶打滑故障下自動(dòng)停機(jī)保護(hù)，確保了系統(tǒng)運(yùn)行安全。

4、應(yīng)用效果分析

皮帶防滑裝置在改進(jìn)后，通過高精度測量主從滾筒的速度差來判斷系統(tǒng)是否出現(xiàn)故障，并通過PLC控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行速度的自動(dòng)調(diào)節(jié)，同時(shí)在出現(xiàn)打滑故障的時(shí)候發(fā)出斷電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)系統(tǒng)故障的自動(dòng)檢測到和實(shí)時(shí)的斷電保護(hù)。

在新技術(shù)的應(yīng)用下，皮帶運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)輸效率得到了極大的提升，而且系統(tǒng)運(yùn)行整體的穩(wěn)定性、安全性也得到有效提升。該技術(shù)的應(yīng)用使得煤礦井下可以實(shí)現(xiàn)多條作業(yè)線同時(shí)生產(chǎn)作業(yè)，而且還不會(huì)浪費(fèi)大量勞動(dòng)力，充分降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，皮帶運(yùn)輸機(jī)的能耗結(jié)構(gòu)也更加合理。

5、結(jié)語

在針對(duì)煤礦井下皮帶運(yùn)輸機(jī)在實(shí)際運(yùn)行過程中經(jīng)常出現(xiàn)的打滑現(xiàn)象進(jìn)行深入研究后，通過計(jì)算方式得出皮帶運(yùn)輸機(jī)驅(qū)動(dòng)滾筒上部以及下部皮帶在運(yùn)行過程中的張力、皮帶與滾筒之間的摩擦系數(shù)等對(duì)皮帶打滑有很大的影響，針對(duì)皮帶打滑保護(hù)裝置運(yùn)行原理的研究后提出了將增量式編碼器引入保護(hù)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)運(yùn)行狀況的自動(dòng)檢測和故障識(shí)別，充分保障了系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性。