楊 軍

（山西寧武榆樹坡煤業(yè)有限公司， 山西 寧武 036700）

引言

煤炭是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展不可或缺的重要能源，與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和民眾日常生活都有密切聯(lián)系。隨著近年來國內(nèi)煤炭企業(yè)重組和去產(chǎn)能化進(jìn)入新階段，煤炭供給結(jié)構(gòu)逐步優(yōu)化，生產(chǎn)效率不斷提高。帶式輸送機(jī)是煤礦運(yùn)輸常用的一種機(jī)械設(shè)備，其運(yùn)行狀態(tài)直接影響煤礦企業(yè)生產(chǎn)效率。運(yùn)行過程中經(jīng)常存在帶式輸送機(jī)打滑跑偏等問題，特別是輸送機(jī)重載啟動(dòng)狀態(tài)下，膠帶可能張緊不及時(shí)，或由于張緊力不足而引起膠帶打滑問題。膠帶打滑會(huì)引起驅(qū)動(dòng)滾筒和膠帶磨損，甚至?xí)斐蓴鄮б约盎馂?zāi)等生產(chǎn)事故。因此在設(shè)計(jì)或者使用帶式輸送機(jī)時(shí)，配備性能可靠的打滑保護(hù)裝置是極為必要的。

1 常見的兩類打滑保護(hù)裝置

目前比較常用的帶式輸送機(jī)打滑保護(hù)裝置分為兩類，一類為接觸式，另一類為非接觸式，其中前者應(yīng)用較后者更為普遍。

1.1 接觸式打滑保護(hù)裝置

該裝置作用原理如下：當(dāng)主電機(jī)啟動(dòng)，帶式輸送機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)后，PLC控制模塊將收到主電機(jī)運(yùn)行的信號(hào)反饋，在3～5 s間隔后將收到膠帶轉(zhuǎn)動(dòng)的信號(hào)反饋，該信號(hào)由打滑保護(hù)開關(guān)提供。倘若PLC控制器未能按時(shí)收到膠帶轉(zhuǎn)動(dòng)的反饋信號(hào)，則會(huì)判斷膠帶打滑故障并發(fā)出警報(bào)和指令，終止主電機(jī)工作，從而實(shí)現(xiàn)打滑保護(hù)的功能[1]。

帶式輸送機(jī)所用的打滑保護(hù)開關(guān)，其信號(hào)輸出主要依賴膠帶運(yùn)動(dòng)牽引保護(hù)開關(guān)的滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)，具體如圖1所示。

圖1 帶式輸送機(jī)接觸式打滑保護(hù)裝置

電機(jī)啟動(dòng)后，帶式輸送機(jī)膠帶開始運(yùn)轉(zhuǎn)并驅(qū)動(dòng)打滑保護(hù)裝置與膠帶接觸部分的滾輪，滾輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度由保護(hù)裝置內(nèi)部電路元件負(fù)責(zé)采集，并與芯片內(nèi)預(yù)設(shè)的滾輪轉(zhuǎn)速進(jìn)行對(duì)比，最終對(duì)帶式輸送機(jī)運(yùn)行狀態(tài)做出正確判斷。倘若膠帶運(yùn)行速度與預(yù)設(shè)速度不匹配，通常是處于額定速度70%～80%的情況下，打滑保護(hù)裝置就會(huì)自動(dòng)做出判斷并發(fā)出指令，PLC模塊收到信號(hào)反饋，向帶式輸送機(jī)主電機(jī)發(fā)出斷電指令并緊急停車，由此發(fā)揮打滑保護(hù)功能[2]。

接觸式打滑保護(hù)裝置存在以下缺點(diǎn)：其一，長(zhǎng)時(shí)間以極高速度運(yùn)行，滾軸和滾輪損傷難以避免，引起保護(hù)裝置故障失靈等問題幾率較大。其二，保護(hù)裝置內(nèi)設(shè)電路芯片所預(yù)設(shè)的滾輪轉(zhuǎn)速無法調(diào)整，所以單一保護(hù)裝置只能應(yīng)用于速度相同的帶式輸送機(jī)，而非任意拆卸調(diào)換[3]。其三，從啟動(dòng)、加速到預(yù)設(shè)速度，帶式輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)有相應(yīng)的加速時(shí)間，倘若打滑保護(hù)裝置在主電機(jī)啟動(dòng)時(shí)就隨同運(yùn)轉(zhuǎn)，而膠帶速度在啟動(dòng)初始階段的速度偏低，可能引起打滑保護(hù)裝置誤判的問題，從而發(fā)出錯(cuò)誤警報(bào)，切斷主電機(jī)電源，帶式輸送機(jī)也就難以正常啟動(dòng)。所以在設(shè)計(jì)時(shí)打滑保護(hù)裝置的投入使用時(shí)間最好是帶式輸送機(jī)正常啟動(dòng)并加速至預(yù)設(shè)速度后。如上所述，帶式輸送機(jī)啟動(dòng)后，打滑保護(hù)裝置通常延時(shí)3～5 s后啟動(dòng)，這一設(shè)置對(duì)于短距運(yùn)輸?shù)膸捷斔蜋C(jī)尚可，但是長(zhǎng)距運(yùn)輸?shù)那闆r下，輸送機(jī)啟動(dòng)時(shí)間明顯超過5 s，所以打滑保護(hù)裝置開始運(yùn)行的時(shí)間也隨之延后。而帶式輸送機(jī)出現(xiàn)打滑故障多見于重載啟動(dòng)時(shí)，此種狀態(tài)下打滑保護(hù)裝置難以及時(shí)投入使用，也就難以發(fā)揮應(yīng)有的保護(hù)作用，這顯然不利于輸送機(jī)的正常作業(yè)和安全運(yùn)行。其四，倘若輸送機(jī)膠帶和保護(hù)裝置滾輪之間接觸不嚴(yán)，壓力不足，就可能導(dǎo)致滾輪打滑、丟轉(zhuǎn)，進(jìn)而引起保護(hù)裝置誤動(dòng)作[4]。

1.2 非接觸式打滑保護(hù)裝置

該裝置主要分為接近開關(guān)和感應(yīng)模塊兩個(gè)部分，如圖2所示。

圖2 非接觸式打滑保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)示意

感應(yīng)塊為圓柱形金屬塊，參數(shù)為Φ30mm×20mm，以360°圓周的方式將感應(yīng)塊以2～8等分與機(jī)頭從動(dòng)滾筒端面焊接在一起，注意排列中心應(yīng)保持與滾筒中心同心。機(jī)頭從動(dòng)滾筒旁支架為接近開關(guān)安裝位置，合理控制感應(yīng)塊和接近開關(guān)之間的距離，一般保持在5～10 mm范圍內(nèi)，具體情況應(yīng)結(jié)合開關(guān)靈敏度，注意不丟失信號(hào)并且不出現(xiàn)碰撞即可[5]。

非接觸式傳送帶打滑保護(hù)裝置的工作原理如下：帶式輸送機(jī)啟動(dòng)后，接近開關(guān)負(fù)責(zé)提供運(yùn)轉(zhuǎn)信號(hào)，即接近開關(guān)負(fù)責(zé)檢測(cè)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)頻率，用于測(cè)定膠帶運(yùn)行速度，然后反饋至控制端，因?yàn)閺膭?dòng)滾筒直接驅(qū)動(dòng)膠帶，因?yàn)闈L筒線速度等于膠帶線速度。當(dāng)從動(dòng)滾筒處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，感應(yīng)塊每次經(jīng)過接近開關(guān)，接近開關(guān)就會(huì)閉合并且輸出脈沖信號(hào)一次。倘若脈沖信號(hào)的接收時(shí)間間隔超出預(yù)設(shè)值，則說明從動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)速明顯低于預(yù)設(shè)速度，此時(shí)PLC控制模塊判定膠帶打滑，發(fā)出斷電指令使主電機(jī)停車。

非接觸式傳送帶打滑保護(hù)裝置的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)如下：一是膠帶轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，打滑保護(hù)裝置是靜止的，器件損耗較小，不易損壞；二是檢測(cè)人員可靈活調(diào)整檢測(cè)速度范圍，可調(diào)速度通常設(shè)定在0.04～99.99 m范圍內(nèi)，這就有效解決了接觸式保護(hù)裝置開關(guān)的互換性難點(diǎn)；三是采用感應(yīng)塊的方式計(jì)速，不易丟轉(zhuǎn)，具有較高的應(yīng)用性。

雖然非接觸式傳送帶打滑保護(hù)裝置有諸多應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，但該裝置僅用于判定帶式輸送機(jī)有無打滑問題并及時(shí)作出保護(hù)動(dòng)作，仍未解決啟動(dòng)狀態(tài)下打滑保護(hù)裝置無法投入使用的問題。

2 針對(duì)帶式輸送機(jī)防打滑裝置的改進(jìn)

考慮到以上兩種打滑保護(hù)裝置的優(yōu)勢(shì)與缺陷，本文嘗試設(shè)計(jì)了一種改進(jìn)型打滑保護(hù)裝置，其運(yùn)行模式與原理比較接近非接觸式打滑保護(hù)裝置，依然通過具有良好可靠性的接近開關(guān)進(jìn)行信號(hào)采集和反饋，信號(hào)采集原理參照非接觸式打滑保護(hù)裝置，另外分別在輸送機(jī)從動(dòng)滾筒以及驅(qū)動(dòng)滾筒上安裝接近開關(guān)，具體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 改進(jìn)型防打滑保護(hù)裝置

經(jīng)過相應(yīng)的改進(jìn)，該打滑保護(hù)裝置主要是通過驅(qū)動(dòng)滾筒、從動(dòng)滾筒上安裝的接近開關(guān)采集膠帶運(yùn)行速度，將開關(guān)1和2的采集信息互相對(duì)比，從而測(cè)得膠帶運(yùn)行速度與驅(qū)動(dòng)滾筒實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)速度，而非像以上兩種打滑保護(hù)裝置以預(yù)設(shè)速度作為參照來評(píng)估膠帶運(yùn)行速度[6]。這種情況下帶式輸送機(jī)啟動(dòng)初始階段的運(yùn)行速度即便低于預(yù)設(shè)速度，也可以避免打滑保護(hù)裝置誤報(bào)警問題，而打滑保護(hù)裝置在啟動(dòng)初始階段即可投入使用，這樣一來帶式輸送機(jī)啟動(dòng)階段亦可得到有效的防滑保護(hù)。

3 結(jié)語

在帶式輸送機(jī)運(yùn)行保護(hù)措施中，配備防打滑保護(hù)裝置是比較重要的一種，無論是在設(shè)計(jì)方面或者使用過程中都應(yīng)給予充分重視?；趲捷斔蜋C(jī)兩種打滑保護(hù)裝置的優(yōu)缺點(diǎn)，針對(duì)打滑保護(hù)裝置做出上述改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了從啟動(dòng)階段到故障警示停車全過程的無間隙防打滑檢測(cè)與保護(hù)，為帶式輸送機(jī)運(yùn)行的可靠性與穩(wěn)定性提供了必要保障，同時(shí)也更有利于打滑保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)選型。通過進(jìn)一步的功能完善，帶式輸送機(jī)現(xiàn)場(chǎng)使用效果得到提升，打滑故障明顯改善。