臂架式斗輪機取料超載檢測自動保護系統的開發及應用

田　鑫　張永寬　魯　偉　張　勛　陳　浩

日照港集團股份有限公司第二港務分公司

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臂架式斗輪機取料超載檢測自動保護系統的開發及應用

田鑫張永寬魯偉張勛陳浩

日照港集團股份有限公司第二港務分公司

針對懸臂式斗輪機取料時常出現的過載現象，應用傳感器的自動檢測與可編程控制器PLC的處理控制功能，開發了一種超載檢測自動限制保護系統，適用于港口、礦山等大型散貨堆場的臂架式斗輪機在取料過程中的超載在線檢測、自動限制保護處理。實踐表明，此系統運行良好，保證了臂架式斗輪機在取料作業過程平穩運轉，有效地防止了取料超載現象的出現，保障了設備的正常運轉及港口生產的高效地進行。

可編程控制器； 檢測系統； 懸臂式斗輪機； 超載在線檢測； 保護處理

1　前言

斗輪堆取料機是現代化工業大宗散狀物料連續裝卸的高效設備。斗輪機構在取料過程中常由于進給量過大出現超載現象。超載現象的發生會對斗輪本體、回轉大齒圈、 懸臂鋼結構等產生不良危害，降低設備關鍵部位的使用壽命[1]。

雖然斗輪驅動裝置的液力偶合器通常選用限力矩型液力偶合器, 這對斗輪驅動裝置具有一定的保護作用, 但作用有限，電動機的電氣過流保護只是斗輪驅動裝置的最后保護, 一般在斗輪裝置發生過載較長時間后才會動作[2]。

為了能夠使臂架式斗輪機在取料作業過程中運轉更加平穩、防止大料出現影響裝車質量，通過開發斗輪取料超負荷限制保護系統實現上敘目標，限制斗輪超載現象的出現，當超載時對斗輪機進給量進行限制并提醒工作人員，以防斗輪機受損。

2　取料超載檢測自動限制保護系統的組成

可編程邏輯控制器PLC，采用了可編程序的存儲器，用來在其內部存儲和執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作命令，并通過數字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。本系統采用PLC作為主控單元。

此系統由獲取信號的傳感器、工業可編程控制器PLC、執行限制保護部分組成。傳感器為電流傳感器安裝在斗輪主電機的電路內、壓力變送器安裝在液壓控制系統內、電子皮帶秤安裝在帶式輸送機內；控制器為PLC控制器。電流傳感器、壓力變送器及電子皮帶秤的輸出端均與PLC控制器相連；PLC控制器的輸出端與斗輪主電機控制線路、蜂鳴報警器相連，控制斗輪主電機運轉速度以及蜂鳴報警器報警。

3　取料超載檢測自動限制保護系統的工作原理及特點

3.1工作原理

取料超載檢測自動限制保護系統，通過檢測斗輪主電機電流值、液壓系統壓力值以及皮帶輸送機瞬時流量，將原始信號送至PLC并由PLC控制器進行對比，PLC依據采集的信號值與設定值進行比對分析發出控制指令，可以控制電機減速、臂架下降、大車后退、報警器報警等功能，從而實現斗輪機取料超載的自動檢測與保護。當檢測數值大于輕度超載設定值時，PLC執行報警提示指令，通過報警器報警及時通知操作人員降低取料負荷，保證取料作業的正常進行；當檢測數值大于嚴重超載設定值時，PLC執行自動限制保護指令，控制斗輪主電機的運轉指令，該系統自動限制對斗輪機取料增加進給的機構動作，以避免斗輪機內部壓力值、電流值迅速達到峰值而導致對斗輪機關鍵部件的損害。

3.2工作流程

斗輪機進行取料作業時，電流傳感器檢測斗輪主電機電流值并傳輸至PLC控制器，電壓變送器檢測液壓缸內的壓力值傳輸至PLC控制器，同時電子皮帶秤將檢測到的皮帶輸送機上的物料瞬時流量傳輸給PLC控制器，控制器將以上3個數據與預先設定的3個輕度超載值進行對比。

若3個數據均小于輕度超載值，斗輪機繼續正常進行取料作業；

若任意一組數據大于輕度超載值，則控制器發出控制信號，蜂鳴器報警，同時報警燈閃爍，提醒操作人員降低取料負荷。若操作人員未及時處理斗輪取料進給量進一步增加，控制器將3個檢測數據與超載限制設定值進行對比。

當3個數據中任意檢測數值大于超載限制設定值時，PLC發出限制指令，對斗輪取料增加進給量的大車前進動作、左右回轉動作、俯仰下降動作在設定時間內執行限制，使其不能增加進給量以降低取料負荷，限制設定時間結束后檢測數值小于超載限制值斗輪機恢復正常作業狀態。

當遇有取料塌垛或取料進給動作增加迅猛，導致斗輪機內部壓力值、電流值迅速上升超過保護設定值，控制器發出停止斗輪運轉指令，以避免壓力值、電流值繼續上升達到峰值造成堵轉憋斗，以保護斗輪機關鍵部件免受損害。

4　 結語

此超載檢測自動限制保護系統，通過檢測斗輪主電機電流值、液壓系統電壓值以及輸送機瞬時流量，并由控制器進行對比，實現了斗輪機取料超載的自動檢測，并通過報警器及時通知操作人員進行處理，保證了取料作業的正常進行。當超載嚴重時，該系統限制對斗輪機增加進給的機構，以避免斗輪機內部壓力值、電流值迅速達到峰值而導致對斗輪機關鍵部件的損害。取料超載檢測自動限制保護系統在日照港股份二公司的臂架式斗輪機上，運行良好。

[1]何振亞. 斗輪堆取料機過載及其防止辦法[J]. 港口裝卸,2008,04:24-26.

[2] 馬杰. 取料量可調的臂式斗輪堆取料機控制策略[J]. 自動化應用, 2015(6) :75-76.

The development of automatic overload monitoring and protection system for the cantilevered bucket wheel reclaimer and its application

Tian XinZhang YongkuanLu WeiZhang XunChen Hao

The Second Harbor Company of Rizhao Port Co., Ltd

In order to solve the overload problem that frequently happened in the reclaiming process in the cantilevered bucket wheel reclaimer, an automatic overload monitoring and limiting protection system has been developed by utilizingthe sensors and programmable controller(PLC) for automatic detection and process control.This techniqueis applicable for the overload on-line monitoring and automaticlimiting protection of cantilveredbucket wheel reclaimer in the large bulk cargo yard like the harbor and mining area. From the practical operation, the developed system is operated smoothly and proves that it can ensure cantilvered bucket wheel reclaimer run well in the reclaiming process. Therefore, the automatic overload monitoring and limiting protection system can efficiently prevent the overload reclaiming phenomenon and guarantees regular service of the reclaiming equipment and efficient production of the port.

programmable controller; detection system; cantilevered bucket wheel reclaimer; overload on-line monitoring; protection process

2015-12-30

10.3963/j.issn.1000-8969.2016.04.017

田鑫： 276800，山東省日照市上海路