劉美利

[摘? ? 要 ]陜西有色榆林煤業(yè)有限公司主井裝載皮帶機(jī)原打滑保護(hù)為在膠帶機(jī)帶面下裝設(shè)速度傳感器，速度傳感器膠輪與帶面貼合，原理為當(dāng)皮帶發(fā)生壓車(chē)或者打滑時(shí)，膠輪轉(zhuǎn)速變慢，當(dāng)?shù)陀谠O(shè)定值時(shí)給出打滑信號(hào)，該監(jiān)測(cè)方式存在測(cè)量精度不準(zhǔn)確，容易引起保護(hù)誤動(dòng)作。鑒于此，榆林煤業(yè)有限公司進(jìn)行了技術(shù)改造，通過(guò)在皮帶機(jī)尾滾筒處安裝磁接近開(kāi)關(guān)傳感器，充分利用滾筒轉(zhuǎn)一圈的脈沖信號(hào)周期來(lái)判斷皮帶機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和速度，實(shí)現(xiàn)檢皮帶打滑的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，大大提高了打滑保護(hù)的可靠性和準(zhǔn)確性，且成本低廉，實(shí)施方法簡(jiǎn)單。

[關(guān)鍵詞]皮帶;打滑;保護(hù);傳感器

[中圖分類(lèi)號(hào)]TL 326[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2020）08–00–02

Improved Application of Belt Slip Protection for Main Shaft Loading

Liu Mei-li

[Abstract]Shaanxi Nonferrous Yulin Coal Industry Co.， Ltd. main shaft loading belt conveyor original slip protection is to install a speed sensor under the belt surface of the belt conveyor， and the speed sensor rubber wheel is attached to the belt surface. The principle is that when the belt is crushed or slipped， The speed of the rubber wheel slows down， and a slip signal is given when it is lower than the set value. This monitoring method has inaccurate measurement accuracy and is likely to cause protection malfunction. In view of this， Yulin Coal Industry Co.， Ltd. has carried out a technical transformation. By installing a magnetic proximity switch sensor at the tail drum of the belt conveyor， it makes full use of the pulse signal cycle of one revolution of the drum to judge the operation status and speed of the belt conveyor， and realizes the detection of belt slippage. Real-time monitoring greatly improves the reliability and accuracy of slip protection， and has low cost and simple implementation methods.

[Keywords]belt; slip; protection; sensor

打滑保護(hù)是皮帶機(jī)運(yùn)行重要安全保護(hù)之一，《煤礦安全規(guī)程》第374條規(guī)定，采用滾筒驅(qū)動(dòng)帶式輸送機(jī)時(shí)，必須裝設(shè)防打滑裝置。防打滑裝置主要用于監(jiān)測(cè)皮帶機(jī)在運(yùn)行中出現(xiàn)的膠帶與傳動(dòng)滾筒之間的打滑故障，安裝打滑開(kāi)關(guān)及時(shí)監(jiān)測(cè)并發(fā)出停機(jī)信號(hào)，避免皮帶事故嚴(yán)重。皮帶打滑原因通常包括張力不足、滾筒與皮帶雜物阻擋、皮帶水煤大、液偶故障等。

1 項(xiàng)目概況

榆林煤業(yè)有限公司主井運(yùn)輸主要從采煤和掘進(jìn)工作面上來(lái)的煤，輸送到原煤倉(cāng)內(nèi)，每個(gè)煤倉(cāng)下布置6臺(tái)給煤機(jī)，分別給主運(yùn)4臺(tái)篩選設(shè)備配煤選煤，每條皮帶平行布置，分別把煤輸送到各條系統(tǒng)內(nèi)，各自的定量倉(cāng)中，原煤倉(cāng)下設(shè)膠帶機(jī)配16臺(tái)給煤機(jī)，給篩選系統(tǒng)供煤。

2 出現(xiàn)的問(wèn)題

主井裝載皮帶機(jī)安裝該種方式的速度傳感器經(jīng)運(yùn)行觀察存在以下問(wèn)題：①皮帶輕載與重載時(shí)帶面與膠輪貼合壓力不同，測(cè)量值有波動(dòng);②綜采面和掘進(jìn)面給煤時(shí)皮帶面的受力不同，帶面與膠輪貼合壓力不同，膠輪的速度波動(dòng)很大。③膠輪與皮帶面有煤粉或有水容易造成打滑。④膠輪處于動(dòng)態(tài)磨損的過(guò)程，測(cè)量精度會(huì)發(fā)生變化，膠輪需要定期更換，否則容易誤動(dòng)作。所以使用效果十分不理想。

3 皮帶打滑保護(hù)改進(jìn)

3.1 項(xiàng)目改進(jìn)措施

在皮帶機(jī)尾滾筒處安裝磁接近開(kāi)關(guān)傳感器，該傳感器能夠讀取脈沖信號(hào)，滾筒轉(zhuǎn)一圈作為脈沖信號(hào)周期，利用該傳感器檢測(cè)的脈沖信號(hào)周期來(lái)反應(yīng)判斷皮帶機(jī)運(yùn)行速度，以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)皮帶是否打滑。

榆林煤業(yè)有限公司主井裝載原使用的AG5007A型速度檢測(cè)傳感器作為皮帶打滑保護(hù)，如圖1所示，其原理是在皮帶兩側(cè)的皮帶架上穿過(guò)皮帶上下中間，橫向安裝固定架，開(kāi)關(guān)安裝在上皮帶與下皮帶中間的固定架上打滑開(kāi)關(guān)前部有滾輪，利用彈簧將滾輪挑在上皮帶內(nèi)側(cè)，當(dāng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾輪被皮帶驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，同時(shí)將速度傳感器信號(hào)連接到控制回路電流，當(dāng)帶速下降到一定程度時(shí)，打滑開(kāi)關(guān)動(dòng)作并發(fā)出打滑停機(jī)信號(hào)。

3.2 實(shí)施技術(shù)方案

通過(guò)比較，分析參考主井裝載自動(dòng)化的實(shí)際情況，我們使用接近開(kāi)關(guān)，磁鋼和可編程控制器（PLC）西門(mén)子S7-300配合制作了簡(jiǎn)潔、實(shí)用、穩(wěn)定的打滑檢測(cè)裝置。其方案為在皮帶機(jī)從動(dòng)輪（最好是皮帶機(jī)尾部輪滾筒）側(cè)面焊接1～2個(gè)感應(yīng)磁鋼，在正對(duì)面感應(yīng)磁鋼方向，在皮帶架上用底座安裝接近開(kāi)關(guān)1個(gè)（也可選擇2個(gè)），讓接近開(kāi)關(guān)的感應(yīng)面與感應(yīng)磁鋼平行，間距要小于接近開(kāi)關(guān)的要求感應(yīng)距離，調(diào)整好高度，如圖2所示。皮帶機(jī)尾部輪滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)感應(yīng)磁鋼跟隨皮帶滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，磁鐵經(jīng)過(guò)磁接近傳感器時(shí)，磁接近傳感器能夠準(zhǔn)確動(dòng)作，并給出一個(gè)脈沖信號(hào)。接近開(kāi)關(guān)使用常開(kāi)點(diǎn)發(fā)出“脈沖式”閃爍信號(hào)將信號(hào)引入主井裝載操作臺(tái)控制箱的PLC輸入模塊里。在滾筒另一側(cè)以同樣方式安裝一組傳感器，作為備用檢測(cè)將兩組傳感器信號(hào)線接入控制箱中，通過(guò)三位轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，分別作為在用、零位（做實(shí)驗(yàn)用的）、備用檔。在PLC控制程序中，將該脈沖信號(hào)間隔時(shí)間作為皮帶機(jī)速度的判斷條件，若設(shè)定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有檢測(cè)到新的脈沖信號(hào)，報(bào)出打滑故障。在皮帶機(jī)剛啟動(dòng)時(shí)，程序自動(dòng)延時(shí)3s后投入。

4 主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)分析

（1）皮帶機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)速基本恒定，滾筒運(yùn)行一周的時(shí)間基本為定值1.5s之內(nèi)，PLC的掃描周期十幾毫秒到幾十毫秒，再加上磁感應(yīng)開(kāi)關(guān)信號(hào)到PLC的信號(hào)時(shí)間，通過(guò)合理的設(shè)計(jì)，用PLC程序邏輯判斷2次磁接近傳感器脈沖信號(hào)間隔時(shí)間，用以監(jiān)測(cè)皮帶機(jī)是否打滑，準(zhǔn)確性強(qiáng)，可靠性高。

（2）采用雙組信號(hào)設(shè)計(jì)，當(dāng)一組傳感器故障，可以通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)迅速切換至備用，提高了故障處理速度，增強(qiáng)了可靠性。同時(shí)零位轉(zhuǎn)換檔的設(shè)計(jì)，可以方便地對(duì)打滑保護(hù)進(jìn)行日常試驗(yàn)，相比以往減少了耗時(shí)。

5 技術(shù)改造優(yōu)勢(shì)

（1）避免了速度傳感器因皮帶上載貨重量的變化所帶來(lái)的精度變化問(wèn)題。

（2）解決了速度傳感器膠輪的動(dòng)態(tài)磨損所帶來(lái)的精度可靠性差的問(wèn)題。

（3）減少了配件損耗及維護(hù)量，無(wú)須頻繁更換膠輪。

（4）采用雙路設(shè)計(jì)，某傳感器故障后可迅速切換至另一路。

6 工程應(yīng)用情況及實(shí)施效果

主井裝載東、西車(chē)皮帶機(jī)打滑保護(hù)已改造完畢，投入使用。經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)，使用情況良好，已準(zhǔn)確多次報(bào)出因液力耦合器故障所造成的皮帶速度變低，避免了皮帶壓車(chē)等事故的發(fā)生。后來(lái)經(jīng)過(guò)成功的應(yīng)用，在榆林煤業(yè)有限公司的選煤皮帶也用了此種打滑保護(hù)裝置。

7 經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益分析

若皮帶機(jī)打滑裝置失效，出現(xiàn)壓車(chē)現(xiàn)象，必須停機(jī)清理皮帶上余煤，甚至電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間過(guò)載造成損毀，更換電機(jī)，榆林煤業(yè)有限公司主井單車(chē)1h可提煤約2500t，若停機(jī)則會(huì)損失約120萬(wàn)元，給生產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重影響。該打滑保護(hù)的設(shè)計(jì)，可靠性和準(zhǔn)確性高，且成本低廉，實(shí)施方法簡(jiǎn)單，對(duì)于采用PLC方式控制的皮帶機(jī)具有良好的推廣意義。

8 結(jié)束語(yǔ)

皮帶機(jī)的自動(dòng)化控制水平的逐步提高，在防止皮帶機(jī)打滑事故的基礎(chǔ)上同時(shí)也減少人員配置和降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度。而皮帶打滑問(wèn)題仍然是影響煤礦安全生產(chǎn)的關(guān)鍵因素，榆林煤業(yè)有限公司在充分利用滾筒轉(zhuǎn)一圈的脈沖信號(hào)周期的基礎(chǔ)上，改進(jìn)采用的皮帶機(jī)尾滾筒處安裝磁接近開(kāi)關(guān)傳感器用于打滑保護(hù)檢測(cè)裝置，實(shí)現(xiàn)檢皮帶打滑的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，大大提高了打滑保護(hù)的可靠性和準(zhǔn)確性，且成本低廉，實(shí)施方法簡(jiǎn)單。

參考文獻(xiàn)

[1] 石曉欽.皮帶輸送機(jī)高效防滑裝置的應(yīng)用[J].自動(dòng)化應(yīng)用，2019（2）：37-38.

[2] 白宏鵬.煤礦井下皮帶自動(dòng)化控制系統(tǒng)及其應(yīng)[J].資源信息與工程，2019（2）：79-80.

[3] 時(shí)志紅.皮帶輸送機(jī)高效防滑裝置的應(yīng)用[J].水力采煤與管道運(yùn)輸，2019（8）：116-117，120.

[4] 楊軍.帶式輸送機(jī)打滑保護(hù)裝置分析[J].機(jī)械管理開(kāi)發(fā)，2018（7）：49-50，97.

[5] 劉永生.帶式輸送機(jī)打滑原因與預(yù)防措施[J].機(jī)械管理開(kāi)發(fā)，2018（6）：229-230.

[6] 劉輝.煤礦井下皮帶機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].能源與節(jié)能，2020（2）：169-170，182.

[7] 譚林.基于PLC礦井帶式輸送機(jī)的集控系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用[J].機(jī)械研究與應(yīng)用，2019（12）：153-155.

[8] 侯建忠，王鑫.皮帶機(jī)打滑保護(hù)裝置的改進(jìn)與分析[J].科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2010，32（32）：223.

[9] 陳巖.礦用皮帶輸送機(jī)保護(hù)裝置的改進(jìn)設(shè)計(jì)研究[J].機(jī)械管理開(kāi)發(fā)，2019，34（7）：41-43.

[10] 郭利國(guó).井下皮帶地面集中控制系統(tǒng)改進(jìn)設(shè)計(jì)[J].機(jī)電工程技術(shù)，2020（5）：231-232.