主井裝載皮帶打滑保護改進的應用

劉美利

[摘? ? 要 ]陜西有色榆林煤業有限公司主井裝載皮帶機原打滑保護為在膠帶機帶面下裝設速度傳感器，速度傳感器膠輪與帶面貼合，原理為當皮帶發生壓車或者打滑時，膠輪轉速變慢，當低于設定值時給出打滑信號，該監測方式存在測量精度不準確，容易引起保護誤動作。鑒于此，榆林煤業有限公司進行了技術改造，通過在皮帶機尾滾筒處安裝磁接近開關傳感器，充分利用滾筒轉一圈的脈沖信號周期來判斷皮帶機運行狀態和速度，實現檢皮帶打滑的實時監測，大大提高了打滑保護的可靠性和準確性，且成本低廉，實施方法簡單。

[關鍵詞]皮帶;打滑;保護;傳感器

[中圖分類號]TL 326[文獻標志碼]A [文章編號]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

打滑保護是皮帶機運行重要安全保護之一，《煤礦安全規程》第374條規定，采用滾筒驅動帶式輸送機時，必須裝設防打滑裝置。防打滑裝置主要用于監測皮帶機在運行中出現的膠帶與傳動滾筒之間的打滑故障，安裝打滑開關及時監測并發出停機信號，避免皮帶事故嚴重。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 項目概況

榆林煤業有限公司主井運輸主要從采煤和掘進工作面上來的煤，輸送到原煤倉內，每個煤倉下布置6臺給煤機，分別給主運4臺篩選設備配煤選煤，每條皮帶平行布置，分別把煤輸送到各條系統內，各自的定量倉中，原煤倉下設膠帶機配16臺給煤機，給篩選系統供煤。

2 出現的問題

主井裝載皮帶機安裝該種方式的速度傳感器經運行觀察存在以下問題：①皮帶輕載與重載時帶面與膠輪貼合壓力不同，測量值有波動;②綜采面和掘進面給煤時皮帶面的受力不同，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膠輪處于動態磨損的過程，測量精度會發生變化，膠輪需要定期更換，否則容易誤動作。所以使用效果十分不理想。

3 皮帶打滑保護改進

3.1 項目改進措施

在皮帶機尾滾筒處安裝磁接近開關傳感器，該傳感器能夠讀取脈沖信號，滾筒轉一圈作為脈沖信號周期，利用該傳感器檢測的脈沖信號周期來反應判斷皮帶機運行速度，以實現檢測皮帶是否打滑。

榆林煤業有限公司主井裝載原使用的AG5007A型速度檢測傳感器作為皮帶打滑保護，如圖1所示，其原理是在皮帶兩側的皮帶架上穿過皮帶上下中間，橫向安裝固定架，開關安裝在上皮帶與下皮帶中間的固定架上打滑開關前部有滾輪，利用彈簧將滾輪挑在上皮帶內側，當電機驅動皮帶轉動時，滾輪被皮帶驅動旋轉，同時將速度傳感器信號連接到控制回路電流，當帶速下降到一定程度時，打滑開關動作并發出打滑停機信號。

3.2 實施技術方案

通過比較，分析參考主井裝載自動化的實際情況，我們使用接近開關，磁鋼和可編程控制器（PLC）西門子S7-300配合制作了簡潔、實用、穩定的打滑檢測裝置。其方案為在皮帶機從動輪（最好是皮帶機尾部輪滾筒）側面焊接1～2個感應磁鋼，在正對面感應磁鋼方向，在皮帶架上用底座安裝接近開關1個（也可選擇2個），讓接近開關的感應面與感應磁鋼平行，間距要小于接近開關的要求感應距離，調整好高度，如圖2所示。皮帶機尾部輪滾筒轉動時感應磁鋼跟隨皮帶滾筒轉動，磁鐵經過磁接近傳感器時，磁接近傳感器能夠準確動作，并給出一個脈沖信號。接近開關使用常開點發出“脈沖式”閃爍信號將信號引入主井裝載操作臺控制箱的PLC輸入模塊里。在滾筒另一側以同樣方式安裝一組傳感器，作為備用檢測將兩組傳感器信號線接入控制箱中，通過三位轉換開關，分別作為在用、零位（做實驗用的）、備用檔。在PLC控制程序中，將該脈沖信號間隔時間作為皮帶機速度的判斷條件，若設定時間內沒有檢測到新的脈沖信號，報出打滑故障。在皮帶機剛啟動時，程序自動延時3s后投入。

4 主要技術創新點分析

（1）皮帶機運轉時，轉速基本恒定，滾筒運行一周的時間基本為定值1.5s之內，PLC的掃描周期十幾毫秒到幾十毫秒，再加上磁感應開關信號到PLC的信號時間，通過合理的設計，用PLC程序邏輯判斷2次磁接近傳感器脈沖信號間隔時間，用以監測皮帶機是否打滑，準確性強，可靠性高。

（2）采用雙組信號設計，當一組傳感器故障，可以通過轉換開關迅速切換至備用，提高了故障處理速度，增強了可靠性。同時零位轉換檔的設計，可以方便地對打滑保護進行日常試驗，相比以往減少了耗時。

5 技術改造優勢

（1）避免了速度傳感器因皮帶上載貨重量的變化所帶來的精度變化問題。

（2）解決了速度傳感器膠輪的動態磨損所帶來的精度可靠性差的問題。

（3）減少了配件損耗及維護量，無須頻繁更換膠輪。

（4）采用雙路設計，某傳感器故障后可迅速切換至另一路。

6 工程應用情況及實施效果

主井裝載東、西車皮帶機打滑保護已改造完畢，投入使用。經過檢驗，使用情況良好，已準確多次報出因液力耦合器故障所造成的皮帶速度變低，避免了皮帶壓車等事故的發生。后來經過成功的應用，在榆林煤業有限公司的選煤皮帶也用了此種打滑保護裝置。

7 經濟效益、社會效益分析

若皮帶機打滑裝置失效，出現壓車現象，必須停機清理皮帶上余煤，甚至電機長時間過載造成損毀，更換電機，榆林煤業有限公司主井單車1h可提煤約2500t，若停機則會損失約120萬元，給生產帶來嚴重影響。該打滑保護的設計，可靠性和準確性高，且成本低廉，實施方法簡單，對于采用PLC方式控制的皮帶機具有良好的推廣意義。

8 結束語

皮帶機的自動化控制水平的逐步提高，在防止皮帶機打滑事故的基礎上同時也減少人員配置和降低工人勞動強度。而皮帶打滑問題仍然是影響煤礦安全生產的關鍵因素，榆林煤業有限公司在充分利用滾筒轉一圈的脈沖信號周期的基礎上，改進采用的皮帶機尾滾筒處安裝磁接近開關傳感器用于打滑保護檢測裝置，實現檢皮帶打滑的實時監測，大大提高了打滑保護的可靠性和準確性，且成本低廉，實施方法簡單。

參考文獻

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

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

[3] 時志紅.皮帶輸送機高效防滑裝置的應用[J].水力采煤與管道運輸，2019（8）：116-117，120.

[4] 楊軍.帶式輸送機打滑保護裝置分析[J].機械管理開發，2018（7）：49-50，97.

[5] 劉永生.帶式輸送機打滑原因與預防措施[J].機械管理開發，2018（6）：229-230.

[6] 劉輝.煤礦井下皮帶機自動控制系統的設計與應用[J].能源與節能，2020（2）：169-170，182.

[7] 譚林.基于PLC礦井帶式輸送機的集控系統設計應用[J].機械研究與應用，2019（12）：153-155.

[8] 侯建忠，王鑫.皮帶機打滑保護裝置的改進與分析[J].科技情報開發與經濟，2010，32（32）：223.

[9] 陳巖.礦用皮帶輸送機保護裝置的改進設計研究[J].機械管理開發，2019，34（7）：41-43.

[10] 郭利國.井下皮帶地面集中控制系統改進設計[J].機電工程技術，2020（5）：231-232.