帶式輸送機打滑保護裝置分析

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)濟發(fā)展不可或缺的重要能源，與社會經(jīng)濟發(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)能化進入新階段，煤炭供給結構逐步優(yōu)化，生產(chǎn)效率不斷提高。帶式輸送機是煤礦運輸常用的一種機械設備，其運行狀態(tài)直接影響煤礦企業(yè)生產(chǎn)效率。運行過程中經(jīng)常存在帶式輸送機打滑跑偏等問題，特別是輸送機重載啟動狀態(tài)下，膠帶可能張緊不及時，或由于張緊力不足而引起膠帶打滑問題。膠帶打滑會引起驅(qū)動滾筒和膠帶磨損，甚至會造成斷帶以及火災等生產(chǎn)事故。因此在設計或者使用帶式輸送機時，配備性能可靠的打滑保護裝置是極為必要的。

1 常見的兩類打滑保護裝置

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

1.1 接觸式打滑保護裝置

該裝置作用原理如下：當主電機啟動，帶式輸送機開始運轉(zhuǎn)后，PLC控制模塊將收到主電機運行的信號反饋，在3～5 s間隔后將收到膠帶轉(zhuǎn)動的信號反饋，該信號由打滑保護開關提供。倘若PLC控制器未能按時收到膠帶轉(zhuǎn)動的反饋信號，則會判斷膠帶打滑故障并發(fā)出警報和指令，終止主電機工作，從而實現(xiàn)打滑保護的功能[1]。

帶式輸送機所用的打滑保護開關，其信號輸出主要依賴膠帶運動牽引保護開關的滾輪轉(zhuǎn)動，具體如圖1所示。

圖1 帶式輸送機接觸式打滑保護裝置

電機啟動后，帶式輸送機膠帶開始運轉(zhuǎn)并驅(qū)動打滑保護裝置與膠帶接觸部分的滾輪，滾輪的轉(zhuǎn)動速度由保護裝置內(nèi)部電路元件負責采集，并與芯片內(nèi)預設的滾輪轉(zhuǎn)速進行對比，最終對帶式輸送機運行狀態(tài)做出正確判斷。倘若膠帶運行速度與預設速度不匹配，通常是處于額定速度70%～80%的情況下，打滑保護裝置就會自動做出判斷并發(fā)出指令，PLC模塊收到信號反饋，向帶式輸送機主電機發(fā)出斷電指令并緊急停車，由此發(fā)揮打滑保護功能[2]。

接觸式打滑保護裝置存在以下缺點：其一，長時間以極高速度運行，滾軸和滾輪損傷難以避免，引起保護裝置故障失靈等問題幾率較大。其二，保護裝置內(nèi)設電路芯片所預設的滾輪轉(zhuǎn)速無法調(diào)整，所以單一保護裝置只能應用于速度相同的帶式輸送機，而非任意拆卸調(diào)換[3]。其三，從啟動、加速到預設速度，帶式輸送機運轉(zhuǎn)有相應的加速時間，倘若打滑保護裝置在主電機啟動時就隨同運轉(zhuǎn)，而膠帶速度在啟動初始階段的速度偏低，可能引起打滑保護裝置誤判的問題，從而發(fā)出錯誤警報，切斷主電機電源，帶式輸送機也就難以正常啟動。所以在設計時打滑保護裝置的投入使用時間最好是帶式輸送機正常啟動并加速至預設速度后。如上所述，帶式輸送機啟動后，打滑保護裝置通常延時3～5 s后啟動，這一設置對于短距運輸?shù)膸捷斔蜋C尚可，但是長距運輸?shù)那闆r下，輸送機啟動時間明顯超過5 s，所以打滑保護裝置開始運行的時間也隨之延后。而帶式輸送機出現(xiàn)打滑故障多見于重載啟動時，此種狀態(tài)下打滑保護裝置難以及時投入使用，也就難以發(fā)揮應有的保護作用，這顯然不利于輸送機的正常作業(yè)和安全運行。其四，倘若輸送機膠帶和保護裝置滾輪之間接觸不嚴，壓力不足，就可能導致滾輪打滑、丟轉(zhuǎn)，進而引起保護裝置誤動作[4]。

1.2 非接觸式打滑保護裝置

該裝置主要分為接近開關和感應模塊兩個部分，如圖2所示。

圖2 非接觸式打滑保護裝置結構示意

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

非接觸式傳送帶打滑保護裝置的工作原理如下：帶式輸送機啟動后，接近開關負責提供運轉(zhuǎn)信號，即接近開關負責檢測滾筒轉(zhuǎn)動頻率，用于測定膠帶運行速度，然后反饋至控制端，因為從動滾筒直接驅(qū)動膠帶，因為滾筒線速度等于膠帶線速度。當從動滾筒處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，感應塊每次經(jīng)過接近開關，接近開關就會閉合并且輸出脈沖信號一次。倘若脈沖信號的接收時間間隔超出預設值，則說明從動滾筒轉(zhuǎn)速明顯低于預設速度，此時PLC控制模塊判定膠帶打滑，發(fā)出斷電指令使主電機停車。

非接觸式傳送帶打滑保護裝置的應用優(yōu)勢如下：一是膠帶轉(zhuǎn)動時，打滑保護裝置是靜止的，器件損耗較小，不易損壞；二是檢測人員可靈活調(diào)整檢測速度范圍，可調(diào)速度通常設定在0.04～99.99 m范圍內(nèi)，這就有效解決了接觸式保護裝置開關的互換性難點；三是采用感應塊的方式計速，不易丟轉(zhuǎn)，具有較高的應用性。

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

2 針對帶式輸送機防打滑裝置的改進

考慮到以上兩種打滑保護裝置的優(yōu)勢與缺陷，本文嘗試設計了一種改進型打滑保護裝置，其運行模式與原理比較接近非接觸式打滑保護裝置，依然通過具有良好可靠性的接近開關進行信號采集和反饋，信號采集原理參照非接觸式打滑保護裝置，另外分別在輸送機從動滾筒以及驅(qū)動滾筒上安裝接近開關，具體設計結構如圖3所示。

圖3 改進型防打滑保護裝置

經(jīng)過相應的改進，該打滑保護裝置主要是通過驅(qū)動滾筒、從動滾筒上安裝的接近開關采集膠帶運行速度，將開關1和2的采集信息互相對比，從而測得膠帶運行速度與驅(qū)動滾筒實際運轉(zhuǎn)速度，而非像以上兩種打滑保護裝置以預設速度作為參照來評估膠帶運行速度[6]。這種情況下帶式輸送機啟動初始階段的運行速度即便低于預設速度，也可以避免打滑保護裝置誤報警問題，而打滑保護裝置在啟動初始階段即可投入使用，這樣一來帶式輸送機啟動階段亦可得到有效的防滑保護。

3 結語

在帶式輸送機運行保護措施中，配備防打滑保護裝置是比較重要的一種，無論是在設計方面或者使用過程中都應給予充分重視?；趲捷斔蜋C兩種打滑保護裝置的優(yōu)缺點，針對打滑保護裝置做出上述改進，實現(xiàn)了從啟動階段到故障警示停車全過程的無間隙防打滑檢測與保護，為帶式輸送機運行的可靠性與穩(wěn)定性提供了必要保障，同時也更有利于打滑保護裝置的設計選型。通過進一步的功能完善，帶式輸送機現(xiàn)場使用效果得到提升，打滑故障明顯改善。