選煤廠防止膠帶輸送機傷人安全保護裝置

仝 富

選煤廠防止膠帶輸送機傷人安全保護裝置

仝 富

介紹了防止選煤廠膠帶輸送機傷人安全保護裝置及系統試驗。

選煤廠；膠帶運輸機；保護裝置

隨著礦井生產能力和選煤廠處理能力的提高，帶式輸送機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的安全運行，大多已設置皮帶縱向撕裂、防跑偏、溫度、打滑，沿線拉線開關綜合保護以及防護欄等安全措施。然而，在實際運行過程中，夜班人員犯困、冬季廠房內霧汽使能見度較低以及人員在清除膠帶機下方落煤等情況下，易發生膠帶輸送機旋轉部件傷人的事故。現有保護設施存在以下不足：

①現有綜合保護基于帶式輸送機自身安全運行，防止傷人保護依然靠局部裝設防護欄和制定相關制度和管理措施；

②傳統防護欄不僅給設備檢修和維護帶來了不便，增加檢修人員工作量，而且受條件限制，護欄設置具有一定局限性；

③在運行中，日常巡檢管理多為單人負責，為不影響連續生產，難免出現人員在不停機的狀況下進行違規作業，清理滾筒附近或帶下落煤時，人體接近或接觸設備時會將人員碰傷。意外一旦出現，很難自行擺脫，導致事故擴大；

④不適應現代企業發展與管理，不能與綜合保護裝置連接，不便于實現自動監測。

1 試驗單位情況介紹

大同煤礦集團公司塔山選煤廠是一個年生產能力為1 500萬t的特大型選煤企業，服務年限140 a。選煤廠成套設備主要由澳大利亞廠商提供，代表了國內外煤炭洗選技術的先進水平。

礦井生產的原煤通過大功率膠帶輸送機從工作面轉載進入地面選煤廠，實現原煤全部入選。所有膠帶輸送機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。之后相關設備順序停機，監控計算機給予相應狀態顯示。

試驗選在7001上精煤倉帶式輸送機。

主機型號B1400，機長182 m，最大傾角14°，帶寬1 400 mm（機架最大寬度1 880 mm，機身高度850 mm），帶速3.15 m/s，運輸量1 590 t/h。

電機型號YKK5002-4，絕緣等級F級，功率630 kW，防護等級IP54，電壓10 kV。

減速器H3S H13，傳動比25；液壓制動器ED-201/6，制動力2 000 N，電機450 W，380 V；逆止器NJD13V-S，逆止力矩13 kNm。

2 試驗內容

試驗主要是準確和可靠地檢測人體靠近運行的膠帶輸送機的機頭傳動部位、及人體深入回空段膠帶機身危險區域處后如何進行報警或發送信號，直至使膠帶輸送機停機，從而有效地實現對相關工作人員的保護，減少傷亡事故。

安裝于機頭（尾）部熱釋放式紅外探測器，用于檢測人體是否進入傳動旋轉部件危險區域。考慮輻射范圍大小，設計采用在機尾布置單套、機頭布置兩套探測器并行方式，這樣可以增加紅外探測器的輻射范圍。調整這兩個熱釋放式紅外探測器的高度和輻射角度，可確定危險區域的監測范圍。

對于沿機身（走廊過道）一側布置對射式紅外探測器，設計采用兩組三線紅外檢測方式。其中，兩組指在機身一側裝兩個探測器，輻射兩道距有一定間隔的紅外線，通過外組和內組紅外線分別檢測人體靠近輸送機機身運動部件距離。三線指每組探測器可產生三束紅外光線。這樣，在機身一側設置一道具有一定寬度、覆蓋全長的紅外電子網，當人體遮擋外側組兩條及兩條以上紅外線時，探測器保護動作，現場發出聲光報警信號，提醒工作人員注意；當人體遮擋內側組兩條及兩條以上紅外線，現場發出聲光報警并實行停機保護。

現場調試方式，機頭探測器采用步行測試；機身側對射探測器采用人體模擬操作方式，檢查當主機系統接收到紅外探測器的檢測信號后，實施信號處理的實際效果。

3 試驗情況

3.1 保護裝置接線及安裝

保護裝置接線見圖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管材穿過膠帶機架下部時，在PVC管材外設φ36.7金屬管材。

保護裝置自身具有一定防護性能。為提高部件外殼防護程度和機械強度，外殼采用鋁合金材料制成，具有一定的防護等級。主機外殼上設有電纜引入裝置的密封件及前門與主腔間橡膠密封圈。安裝位置應考慮現場電源取用、線路敷設方便及監測的效果。

3.2 被動式探測器布置及檢測

安裝在機頭處墻壁上被動熱釋放紅外探測器測試，考慮機頭安裝條件，探測器安裝高度3.7 m，允許人體進入被檢測區域應離墻3.5 m～5 m。探測器步行測試。接通電源，LED燈亮探測器進入自檢狀態，自檢時間約60 s；LED燈滅時表示探測器進入正常監測狀態。

依據現場條件，探測器允許安裝高度3.7 m，允許人體進入被檢測區域應離墻3.5 m～5m。利用探測器標稱參數及輻射范圍計算，對應探測范圍（俯視圖）圓弧線，檢測區域范圍離墻壁3.5 m～5 m，輻射角度43.4°～53.5°，對應輻射曲率半徑5.13 m～6.26 m,計算圓弧線長

同理，探測器可調節輻射出射角度90°～110°，被檢測區域相應隨之增大。現場機頭橫向最大長度約8 m，輻射范圍基本覆蓋被檢測工作區域。見圖2。

設計兩套熱釋放式紅外探測器并行方式，調整高度和輻射角度，可覆蓋驅動裝置旋轉部分區域。測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區域內。計算圓弧線長

對于機尾處，探測器安裝高度取標稱值2.2 m，輻射范圍見設備參數。

3.3 對射主動式探測器布置及檢測

對射式紅外探測器主要是針對膠帶輸送機的機身進行全長的防護。現場安裝在機架一側（走廊過道）的對射式紅外探測器，設計采用兩組三線紅外檢測方式。沿膠帶運行方向共布置3組，各組發射器和接收器間距分別為58 m、60 m、64 m。每組對射式紅外線可間隔10 cm左右。沿機身垂直方向各布置一個可產生3束紅外光探測器，各條紅外光間距13 cm。考慮機架安裝條件，固定件使得保護器離機架約5 cm，發射部分離地25 cm，接收部分離地50 cm，最大允許偏角±10°。其中，外組和內組紅外線檢測人體靠近輸送機機身距離。由于每組探測器發送和接收3束紅外光線，當人員遮擋外側組兩條及兩條以上紅外線，探測器保護動作，現場發出聲光報警信號，提醒工作人員注意；當人員遮擋內側組兩條及兩條以上紅外線，探測器保護動作，現場發出聲光報警并實行停機保護。

3.4 主機送電及測試過程

主機系統工作后，按先前選定8種布防方式中的外出布防方式，8種防區類型中的即時防區類型，防區設置為有聲報警。在布防狀態下，如果防區被觸發，系統立即進入報警狀態，現場為聲光警報聲，主機鍵盤產生蜂鳴聲，相應指示燈閃亮；集控中心監控主機界面指示。本系統設置機頭檢測報警時間不大于60 s；機身外側檢測報警時間不小于5 s；機身內側檢測報警時間不大于5 s；系統報警時，當人員離開檢測區后，系統退出時間為3 s，為防止受外界影響誤動作，設置進入延時時間為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入布防；通訊指示燈亮表明報警器處于撥號或傳送信息狀態；信號指示燈、狀態指示燈及設置指示燈滅，表明系統進入工作狀態。

鍵盤上的防區指示燈1、2、3、4、5、7亮，主要用于顯示該防區已進入布防狀態。其他基本情況，當防區指示燈滅時，表明防區撤防狀態正常；當防區指示燈常亮時，表明防區撤防狀態有異常；當防區指示燈慢閃時，表明防區曾經報過警，按"#"3 s清除顯示；當防區指示燈快閃時，表明防區布防狀態有報警。

紅外對射式檢測器的輸出采用常開接法。紅外對射式檢測器的接線調整，通過對準與否有蜂鳴器響聲指示確認發射端與接收端互相對應：當接線通電后，發射端的電源指示綠燈亮，工作指示紅燈間歇式閃亮；當互相對準時，接收端的對準指示紅燈熄滅，蜂鳴器不鳴響。當用不透光的物體同時遮斷外組任意相鄰兩束光時，接收端的對應指示紅燈間歇式閃亮，蜂鳴器間歇式鳴響，并發出報警信號。當有以下情況之一，有物體同時遮斷內組任意相鄰兩條紅外線射束，系統報警且經集控中心延時斷開膠帶機高壓電源。

被動式紅外線檢測器得電后，首先進入自檢時間，即檢測器電源指示燈亮，約60 s后，檢測器電源指示燈滅，檢測器進入探測狀態。當有人通過探測區域時且有動態移動現象，在離墻壁水平距離3.5 m～5 m，對應輻射曲率半徑5.13 m～6.26 m區域內，檢測器將自動探測區域內人體的活動。檢測器電源指示燈亮，并向多功能主機發送報警信號。被動式紅外線檢測器的輸出也采用常開接法。當被動式紅外線檢測器探測區域內人體活動原地不動，或者由于檢測器輻射面的煤灰增多，造成檢測器靈敏度下降，探測器檢測效果靈敏度會受到影響。

4 結論

工業試驗近6個月來，設備運行基本正常。當夜間及車間汽霧能見度較低情況下，巡檢人員進入被檢測危險區域、或在被檢測特殊位置進行操作時，保護裝置現場報警提示巡檢人進入，同時集控中心給予報警提示，預防不測事件發生，可有效避免膠帶運輸機對現場人員的傷害。

試驗已達到預期效果。

受選煤廠膠帶輸送機工作環境的影響，探測器在運行過程中需定期進行維護，方可保證監測準確性。

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，山西礦業學院（工業自動化專業）畢業，現在大同煤礦集團公司技術中心工作，工程師。

2012-04-13

2012-04-30