皮帶機狀態管理系統

李文祥

（神華烏海能源西來峰煤化公司焦化廠 內蒙古烏海）

設備狀態管理系統是實現設備保護、提前預警、故障診斷的智能化系統。系統采用PLC，具有高可靠性、靈活性和強大的I/O容量。系統可組成不同規模、不同功能的自動化監控系統，既可監控單臺設備，又可實現對多臺設備進行集中監控并對相關的大型設備實施在線遠程故障診斷。該系統集監視、控制于一體，具有自動化程度高、安全性高、實用性強、運行可靠等優點。神華烏海能源西來峰煤化工公司焦化廠引進的皮帶機狀態管理系統，有效的預防了設備故障和生產事故的發生，達到了降低工人勞動強度，降低設備的故障損壞頻率，提高勞動生產率的目的。

1.皮帶機狀態管理系統介紹

皮帶機狀態管理系統主要功能是對皮帶機在生產過程中的設備故障進行預警和控制皮帶機的運轉，由皮帶機綜合保護模塊和皮帶機在線監測模塊組成。其中綜合保護模塊的主要功能是對皮帶機運行中發生的故障進行預警、停機保護；在線監測模塊的主要功能是對設備在運行中產生的旋轉故障進行預警并進行遠程診斷分析。

皮帶機狀態管理系統由控制系統、通信系統和傳感器組成。其中控制系統負責整個系統的監測與控制，上位機系統通過人機界面監控現場設備生產狀況以及設備的運轉狀況，操作員通過人機界面獲取現場生產狀況和設備的信息，通過監控系統的預警和停機功能對現場設備進行集中監控。通信系統采用工業以太網進行數據傳輸，傳輸介質為光纖，負責控制系統上位機與現場設備間的通信，將現場設備采集到的信息以及程序內部的信息傳送到地面上位機管理系統，同時也可將上位機系統發出的控制指令傳送到控制器。傳感器通過對生產現場的（包括打滑、堵料、縱撕、振動、溫度等）信息進行采集，并通過通信系統將信號傳輸到控制中心進行分析處理。

皮帶機狀態管理系統可對設備運行狀況和設備故障信息進行實時監測和數據保存，可實現歷史回顯、歷史趨勢分析、歷史報表等綜合分析,對設備的狀態進行跟蹤，實現了對設備的狀態管理。系統的結構組成如圖1所示。

圖1 皮帶機狀態管理系統結構組成

2.皮帶機狀態管理系統功能

通過對皮帶機在生產過程中出現的堵料、跑偏、打滑等現象，關鍵設備的振動情況進行在線預警控制，提高關鍵設備的管理水平和運行效率、減少人員的勞動強度進而提高生產效率。

（1）速度（打滑）監測

安裝在皮帶機尾輪的檢測裝置通過檢測尾輪產生的脈沖，計算出尾輪轉速，并通過MPV演算后輸出接點信號。當皮帶機尾輪速度降低至正常轉速的70%時，檢測裝置發出停機信號，進行停機處理。檢測過程不受皮帶機運行的影響，檢測信號輸出穩定，可以有效地檢測出由于皮帶、滾筒粗糙度降低，尾輪軸承損壞、皮帶運量過載等引起的設備打滑現象。

（2）堵料監測

監測裝置由小型電機驅動葉片，在未接觸到物料時旋轉，當葉片碰到物料時受阻停轉，電機的微動開關發出關機信號，同時電機電源被切斷，葉片停轉。一旦物料下降到離開葉片的位置，電機電源重新接通，葉片再次開始旋轉。當葉片持續受阻停轉2s后，系統發出報警信號，當葉片持續受阻停轉4s時，系統發出停機信號。這樣可以有效的減少堵料時料斗里的積料，減少操作人員的處理時間，降低工人的勞動強度，減少停機時間，提高勞動生產率。檢測裝置的力扭可根據被檢測物料調整扭力的大小、采用鋁合金與不銹鋼鑄造，強度高、耐腐蝕。

（3）跑偏檢測

兩極跑偏開關安裝在輸送帶兩側，當輸送帶跑偏時，輸送帶觸碰開關立輥并使立輥偏轉，實現報警和停機。安裝位置為下皮帶張緊輪上方的轉向輪處，當發生異常時，可以預防皮帶磨損、撕毀造成的故障擴大。還能通過跑偏的報警情況分析皮帶跑偏的原因（張緊輥粗糙度、平行度、落料情況等），快速處理設備故障，提高設備的運行效率。

（4）緩沖床

聚乙烯材料的塊式緩沖（減震）器連接托板與機架橫梁，由螺旋彈簧、軸組成的支撐架連接，彈簧預緊力可調，當機組上方膠帶在接受大塊物料時，物料對膠帶產生的沖擊主要由螺旋彈簧緩沖，緩沖塊起輔助緩沖作用。

（5）自動糾偏

輸送帶兩側擋輥軸線與托輥軸線垂直，其接受膠帶跑偏的推力完全用于糾偏。擋輥支架通過連桿與托輥支架連接,擋輥隨著跑偏皮帶的推移而帶動托輥垂直旋轉，等角度地糾偏，調偏靈敏、迅速。機組回轉中心處及機架處做密封處理，有防水、防塵功能，便于用水沖洗。

（6）斷帶抓捕器

斷帶抓捕器沿帶式輸送機多處安裝，當皮帶正常運行時，中部的單向輪隨皮帶轉動，左右兩模型閘塊處于皮帶下方且與皮帶不接觸，上閘塊調整到皮帶兩側，且與皮帶縱向平行。當發生斷帶時，觸動裝置使上閘塊快速轉動到皮帶上方，同時帶動楔形槽運動，發出斷帶停機信號并將下滑的皮帶夾持制動在上閘塊與楔形閘塊之間阻止斷帶下滑，保護設備的同時減少了斷帶的修復時間。

（7）縱向撕裂監測

撕裂開關成對安裝在皮帶兩側，由兩段鋼絲繩連接（鋼絲繩有聚乙烯外套護層），繩的一端固定在支撐托架上，另一端與撕裂開關上的彈簧球連接。兩段鋼絲繩在皮帶下面形成和皮帶槽型一致的閉合回路。當有物體刺穿或撕裂的皮帶懸吊下來掃落一條或兩條鋼繩時，彈簧球被拉出底座，聯動開關發出報警信號。事故處理完畢后，將彈簧球復位裝入底座，撕裂開關消除警報信號。

（8）振動監測

振動傳感器測量電機、齒輪箱軸承的振動值，將測量值送入采集模塊，利用專業振動分析軟件，實現對電機軸承振動信號實時采集、分析、報警、記錄功能，并對一些復雜的振動信號進行遠程分析診斷。

3.皮帶機狀態管理系統應用效果

皮帶機狀態管理系統運行后，對設備運行中出現的堵料、打滑、縱撕等故障進行了成功的預警和停機，運用狀態監控、故障診斷判斷設備的運行狀態，進而實施狀態維修，實現了設備維修科學化、數字化的狀態管理模式，提高了設備的使用率。