仝 富

選煤廠防止膠帶輸送機(jī)傷人安全保護(hù)裝置

仝 富

介紹了防止選煤廠膠帶輸送機(jī)傷人安全保護(hù)裝置及系統(tǒng)試驗(yàn)。

選煤廠；膠帶運(yùn)輸機(jī)；保護(hù)裝置

隨著礦井生產(chǎn)能力和選煤廠處理能力的提高，帶式輸送機(jī)已成為選煤廠輸送煤炭的主要方式。為了保證選煤廠膠帶輸送機(jī)的安全運(yùn)行，大多已設(shè)置皮帶縱向撕裂、防跑偏、溫度、打滑，沿線拉線開關(guān)綜合保護(hù)以及防護(hù)欄等安全措施。然而，在實(shí)際運(yùn)行過程中，夜班人員犯困、冬季廠房?jī)?nèi)霧汽使能見度較低以及人員在清除膠帶機(jī)下方落煤等情況下，易發(fā)生膠帶輸送機(jī)旋轉(zhuǎn)部件傷人的事故?，F(xiàn)有保護(hù)設(shè)施存在以下不足：

①現(xiàn)有綜合保護(hù)基于帶式輸送機(jī)自身安全運(yùn)行，防止傷人保護(hù)依然靠局部裝設(shè)防護(hù)欄和制定相關(guān)制度和管理措施；

②傳統(tǒng)防護(hù)欄不僅給設(shè)備檢修和維護(hù)帶來(lái)了不便，增加檢修人員工作量，而且受條件限制，護(hù)欄設(shè)置具有一定局限性；

③在運(yùn)行中，日常巡檢管理多為單人負(fù)責(zé)，為不影響連續(xù)生產(chǎn)，難免出現(xiàn)人員在不停機(jī)的狀況下進(jìn)行違規(guī)作業(yè)，清理滾筒附近或帶下落煤時(shí)，人體接近或接觸設(shè)備時(shí)會(huì)將人員碰傷。意外一旦出現(xiàn)，很難自行擺脫，導(dǎo)致事故擴(kuò)大；

④不適應(yīng)現(xiàn)代企業(yè)發(fā)展與管理，不能與綜合保護(hù)裝置連接，不便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)。

1 試驗(yàn)單位情況介紹

大同煤礦集團(tuán)公司塔山選煤廠是一個(gè)年生產(chǎn)能力為1 500萬(wàn)t的特大型選煤企業(yè)，服務(wù)年限140 a。選煤廠成套設(shè)備主要由澳大利亞廠商提供，代表了國(guó)內(nèi)外煤炭洗選技術(shù)的先進(jìn)水平。

礦井生產(chǎn)的原煤通過大功率膠帶輸送機(jī)從工作面轉(zhuǎn)載進(jìn)入地面選煤廠，實(shí)現(xiàn)原煤全部入選。所有膠帶輸送機(jī)通常由集控中心控制，采用逆煤流方向開車，順煤流方向停車方式。之后相關(guān)設(shè)備順序停機(jī)，監(jiān)控計(jì)算機(jī)給予相應(yīng)狀態(tài)顯示。

試驗(yàn)選在7001上精煤倉(cāng)帶式輸送機(jī)。

主機(jī)型號(hào)B1400，機(jī)長(zhǎng)182 m，最大傾角14°，帶寬1 400 mm（機(jī)架最大寬度1 880 mm，機(jī)身高度850 mm），帶速3.15 m/s，運(yùn)輸量1 590 t/h。

電機(jī)型號(hào)YKK5002-4，絕緣等級(jí)F級(jí)，功率630 kW，防護(hù)等級(jí)IP54，電壓10 kV。

減速器H3S H13，傳動(dòng)比25；液壓制動(dòng)器ED-201/6，制動(dòng)力2 000 N，電機(jī)450 W，380 V；逆止器NJD13V-S，逆止力矩13 kNm。

2 試驗(yàn)內(nèi)容

試驗(yàn)主要是準(zhǔn)確和可靠地檢測(cè)人體靠近運(yùn)行的膠帶輸送機(jī)的機(jī)頭傳動(dòng)部位、及人體深入回空段膠帶機(jī)身危險(xiǎn)區(qū)域處后如何進(jìn)行報(bào)警或發(fā)送信號(hào)，直至使膠帶輸送機(jī)停機(jī)，從而有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)工作人員的保護(hù)，減少傷亡事故。

安裝于機(jī)頭（尾）部熱釋放式紅外探測(cè)器，用于檢測(cè)人體是否進(jìn)入傳動(dòng)旋轉(zhuǎn)部件危險(xiǎn)區(qū)域?？紤]輻射范圍大小，設(shè)計(jì)采用在機(jī)尾布置單套、機(jī)頭布置兩套探測(cè)器并行方式，這樣可以增加紅外探測(cè)器的輻射范圍。調(diào)整這兩個(gè)熱釋放式紅外探測(cè)器的高度和輻射角度，可確定危險(xiǎn)區(qū)域的監(jiān)測(cè)范圍。

對(duì)于沿機(jī)身（走廊過道）一側(cè)布置對(duì)射式紅外探測(cè)器，設(shè)計(jì)采用兩組三線紅外檢測(cè)方式。其中，兩組指在機(jī)身一側(cè)裝兩個(gè)探測(cè)器，輻射兩道距有一定間隔的紅外線，通過外組和內(nèi)組紅外線分別檢測(cè)人體靠近輸送機(jī)機(jī)身運(yùn)動(dòng)部件距離。三線指每組探測(cè)器可產(chǎn)生三束紅外光線。這樣，在機(jī)身一側(cè)設(shè)置一道具有一定寬度、覆蓋全長(zhǎng)的紅外電子網(wǎng)，當(dāng)人體遮擋外側(cè)組兩條及兩條以上紅外線時(shí)，探測(cè)器保護(hù)動(dòng)作，現(xiàn)場(chǎng)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，提醒工作人員注意；當(dāng)人體遮擋內(nèi)側(cè)組兩條及兩條以上紅外線，現(xiàn)場(chǎng)發(fā)出聲光報(bào)警并實(shí)行停機(jī)保護(hù)。

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試方式，機(jī)頭探測(cè)器采用步行測(cè)試；機(jī)身側(cè)對(duì)射探測(cè)器采用人體模擬操作方式，檢查當(dāng)主機(jī)系統(tǒng)接收到紅外探測(cè)器的檢測(cè)信號(hào)后，實(shí)施信號(hào)處理的實(shí)際效果。

3 試驗(yàn)情況

3.1 保護(hù)裝置接線及安裝

保護(hù)裝置接線見圖1。交流電源220 V電纜選擇MQY-2×2.5礦用阻燃、防水軟電纜，通訊信號(hào)12 V電纜選擇HYA型阻燃、防水4芯通訊軟電纜。為防止電纜受損，在電纜上φ24.5的PVC管材穿過膠帶機(jī)架下部時(shí)，在PVC管材外設(shè)φ36.7金屬管材。

保護(hù)裝置自身具有一定防護(hù)性能。為提高部件外殼防護(hù)程度和機(jī)械強(qiáng)度，外殼采用鋁合金材料制成，具有一定的防護(hù)等級(jí)。主機(jī)外殼上設(shè)有電纜引入裝置的密封件及前門與主腔間橡膠密封圈。安裝位置應(yīng)考慮現(xiàn)場(chǎng)電源取用、線路敷設(shè)方便及監(jiān)測(cè)的效果。

3.2 被動(dòng)式探測(cè)器布置及檢測(cè)

安裝在機(jī)頭處墻壁上被動(dòng)熱釋放紅外探測(cè)器測(cè)試，考慮機(jī)頭安裝條件，探測(cè)器安裝高度3.7 m，允許人體進(jìn)入被檢測(cè)區(qū)域應(yīng)離墻3.5 m～5 m。探測(cè)器步行測(cè)試。接通電源，LED燈亮探測(cè)器進(jìn)入自檢狀態(tài)，自檢時(shí)間約60 s；LED燈滅時(shí)表示探測(cè)器進(jìn)入正常監(jiān)測(cè)狀態(tài)。

依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，探測(cè)器允許安裝高度3.7 m，允許人體進(jìn)入被檢測(cè)區(qū)域應(yīng)離墻3.5 m～5m。利用探測(cè)器標(biāo)稱參數(shù)及輻射范圍計(jì)算，對(duì)應(yīng)探測(cè)范圍（俯視圖）圓弧線，檢測(cè)區(qū)域范圍離墻壁3.5 m～5 m，輻射角度43.4°～53.5°，對(duì)應(yīng)輻射曲率半徑5.13 m～6.26 m,計(jì)算圓弧線長(zhǎng)

同理，探測(cè)器可調(diào)節(jié)輻射出射角度90°～110°，被檢測(cè)區(qū)域相應(yīng)隨之增大?，F(xiàn)場(chǎng)機(jī)頭橫向最大長(zhǎng)度約8 m，輻射范圍基本覆蓋被檢測(cè)工作區(qū)域。見圖2。

設(shè)計(jì)兩套熱釋放式紅外探測(cè)器并行方式，調(diào)整高度和輻射角度，可覆蓋驅(qū)動(dòng)裝置旋轉(zhuǎn)部分區(qū)域。測(cè)試輻射有效角度不小于130°，在被輻射曲率半徑5.13 m～6.26 m區(qū)域內(nèi)。計(jì)算圓弧線長(zhǎng)

對(duì)于機(jī)尾處，探測(cè)器安裝高度取標(biāo)稱值2.2 m，輻射范圍見設(shè)備參數(shù)。

3.3 對(duì)射主動(dòng)式探測(cè)器布置及檢測(cè)

對(duì)射式紅外探測(cè)器主要是針對(duì)膠帶輸送機(jī)的機(jī)身進(jìn)行全長(zhǎng)的防護(hù)?，F(xiàn)場(chǎng)安裝在機(jī)架一側(cè)（走廊過道）的對(duì)射式紅外探測(cè)器，設(shè)計(jì)采用兩組三線紅外檢測(cè)方式。沿膠帶運(yùn)行方向共布置3組，各組發(fā)射器和接收器間距分別為58 m、60 m、64 m。每組對(duì)射式紅外線可間隔10 cm左右。沿機(jī)身垂直方向各布置一個(gè)可產(chǎn)生3束紅外光探測(cè)器，各條紅外光間距13 cm?？紤]機(jī)架安裝條件，固定件使得保護(hù)器離機(jī)架約5 cm，發(fā)射部分離地25 cm，接收部分離地50 cm，最大允許偏角±10°。其中，外組和內(nèi)組紅外線檢測(cè)人體靠近輸送機(jī)機(jī)身距離。由于每組探測(cè)器發(fā)送和接收3束紅外光線，當(dāng)人員遮擋外側(cè)組兩條及兩條以上紅外線，探測(cè)器保護(hù)動(dòng)作，現(xiàn)場(chǎng)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，提醒工作人員注意；當(dāng)人員遮擋內(nèi)側(cè)組兩條及兩條以上紅外線，探測(cè)器保護(hù)動(dòng)作，現(xiàn)場(chǎng)發(fā)出聲光報(bào)警并實(shí)行停機(jī)保護(hù)。

3.4 主機(jī)送電及測(cè)試過程

主機(jī)系統(tǒng)工作后，按先前選定8種布防方式中的外出布防方式，8種防區(qū)類型中的即時(shí)防區(qū)類型，防區(qū)設(shè)置為有聲報(bào)警。在布防狀態(tài)下，如果防區(qū)被觸發(fā)，系統(tǒng)立即進(jìn)入報(bào)警狀態(tài)，現(xiàn)場(chǎng)為聲光警報(bào)聲，主機(jī)鍵盤產(chǎn)生蜂鳴聲，相應(yīng)指示燈閃亮；集控中心監(jiān)控主機(jī)界面指示。本系統(tǒng)設(shè)置機(jī)頭檢測(cè)報(bào)警時(shí)間不大于60 s；機(jī)身外側(cè)檢測(cè)報(bào)警時(shí)間不小于5 s；機(jī)身內(nèi)側(cè)檢測(cè)報(bào)警時(shí)間不大于5 s；系統(tǒng)報(bào)警時(shí)，當(dāng)人員離開檢測(cè)區(qū)后，系統(tǒng)退出時(shí)間為3 s，為防止受外界影響誤動(dòng)作，設(shè)置進(jìn)入延時(shí)時(shí)間為0.5 s。

鍵盤上的功能指示燈中電源指示燈亮表明交流電正常供電；布防指示燈亮表明進(jìn)入布防；通訊指示燈亮表明報(bào)警器處于撥號(hào)或傳送信息狀態(tài)；信號(hào)指示燈、狀態(tài)指示燈及設(shè)置指示燈滅，表明系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)。

鍵盤上的防區(qū)指示燈1、2、3、4、5、7亮，主要用于顯示該防區(qū)已進(jìn)入布防狀態(tài)。其他基本情況，當(dāng)防區(qū)指示燈滅時(shí)，表明防區(qū)撤防狀態(tài)正常；當(dāng)防區(qū)指示燈常亮?xí)r，表明防區(qū)撤防狀態(tài)有異常；當(dāng)防區(qū)指示燈慢閃時(shí)，表明防區(qū)曾經(jīng)報(bào)過警，按"#"3 s清除顯示；當(dāng)防區(qū)指示燈快閃時(shí)，表明防區(qū)布防狀態(tài)有報(bào)警。

紅外對(duì)射式檢測(cè)器的輸出采用常開接法。紅外對(duì)射式檢測(cè)器的接線調(diào)整，通過對(duì)準(zhǔn)與否有蜂鳴器響聲指示確認(rèn)發(fā)射端與接收端互相對(duì)應(yīng)：當(dāng)接線通電后，發(fā)射端的電源指示綠燈亮，工作指示紅燈間歇式閃亮；當(dāng)互相對(duì)準(zhǔn)時(shí)，接收端的對(duì)準(zhǔn)指示紅燈熄滅，蜂鳴器不鳴響。當(dāng)用不透光的物體同時(shí)遮斷外組任意相鄰兩束光時(shí)，接收端的對(duì)應(yīng)指示紅燈間歇式閃亮，蜂鳴器間歇式鳴響，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。當(dāng)有以下情況之一，有物體同時(shí)遮斷內(nèi)組任意相鄰兩條紅外線射束，系統(tǒng)報(bào)警且經(jīng)集控中心延時(shí)斷開膠帶機(jī)高壓電源。

被動(dòng)式紅外線檢測(cè)器得電后，首先進(jìn)入自檢時(shí)間，即檢測(cè)器電源指示燈亮，約60 s后，檢測(cè)器電源指示燈滅，檢測(cè)器進(jìn)入探測(cè)狀態(tài)。當(dāng)有人通過探測(cè)區(qū)域時(shí)且有動(dòng)態(tài)移動(dòng)現(xiàn)象，在離墻壁水平距離3.5 m～5 m，對(duì)應(yīng)輻射曲率半徑5.13 m～6.26 m區(qū)域內(nèi)，檢測(cè)器將自動(dòng)探測(cè)區(qū)域內(nèi)人體的活動(dòng)。檢測(cè)器電源指示燈亮，并向多功能主機(jī)發(fā)送報(bào)警信號(hào)。被動(dòng)式紅外線檢測(cè)器的輸出也采用常開接法。當(dāng)被動(dòng)式紅外線檢測(cè)器探測(cè)區(qū)域內(nèi)人體活動(dòng)原地不動(dòng)，或者由于檢測(cè)器輻射面的煤灰增多，造成檢測(cè)器靈敏度下降，探測(cè)器檢測(cè)效果靈敏度會(huì)受到影響。

4 結(jié)論

工業(yè)試驗(yàn)近6個(gè)月來(lái)，設(shè)備運(yùn)行基本正常。當(dāng)夜間及車間汽霧能見度較低情況下，巡檢人員進(jìn)入被檢測(cè)危險(xiǎn)區(qū)域、或在被檢測(cè)特殊位置進(jìn)行操作時(shí)，保護(hù)裝置現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警提示巡檢人進(jìn)入，同時(shí)集控中心給予報(bào)警提示，預(yù)防不測(cè)事件發(fā)生，可有效避免膠帶運(yùn)輸機(jī)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)人員的傷害。

試驗(yàn)已達(dá)到預(yù)期效果。

受選煤廠膠帶輸送機(jī)工作環(huán)境的影響，探測(cè)器在運(yùn)行過程中需定期進(jìn)行維護(hù)，方可保證監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性。

Protection Device to Prevent People Being Wounded by Using Belt Conveyor in Coal Preparation Plant

Tong Fu

In order to avoid being wounded by the belt conveyor,security devices and system tests are described.

coal preparation plant;belt conveyor;protection devices

TD528+.1

B

1000-4866（2012）02-0035-03

仝富，男，1957年出生，山西礦業(yè)學(xué)院（工業(yè)自動(dòng)化專業(yè)）畢業(yè)，現(xiàn)在大同煤礦集團(tuán)公司技術(shù)中心工作，工程師。

2012-04-13

2012-04-30