斗式提升機測速保護技術的研究與應用

趙偉華

（寧夏青銅峽能源鋁業集團青銅峽分公司，寧夏 青銅峽 751603）

1 斗式提升機的構成及工作原理

斗式提升機主要結構組成由驅動裝置、主動滾筒、從動滾筒、料斗、運輸膠帶、機外殼、軸承座等組成。

其工作原理：斗式提升機工作時，電機通過減速機減速帶動主動滾筒轉動，主動滾筒使張緊在其上的運輸膠帶和主動、從動滾筒運動，物料從下部進料口進入斗式提升機料斗，料斗固定在運輸膠帶上，隨運輸膠帶的上升，料斗經過斗式提升機上部卸料口時傾翻，進入下一工序，料斗口轉向下，隨運輸膠帶向下運動，進行下一循環工作[1]。

2 測速保護技術的研究

通過對斗式提升機的結構原理及我們常用的接近開關的特性研究，在斗式提升機的從動輪上加裝測速保護裝置，以此來實現對斗式提升機的安全保護，主要利用接近開關特性及中間繼電器與中控室PLC 自控系統聯鎖，通過自行編寫斗式提升機測速保護PLC 控制程序，實現在設備出現堵轉、刮蹭、皮帶斷裂及負載過載等引起的故障時，PLC程序可以及時發出故障報警信號，故障報警信號接入斗式提升機啟動主程序，在發出報警信號的同時停機信號也發出，設備停止運轉，實現對斗式提升機電動機和機械部位的保護[2]。

3 接近開關的技術原理

3.1 接近開關的特性

主要有5 個特性。1）非接觸式檢測，不受被測物的運行環境影響。2）無觸點，不產生機械磨損，使用壽命長。3）全密封性能好，防塵防水，安全可靠。4）反應速度快。5）整體體積小，安裝靈活，調整方便。

3.2 接近開關的技術參數

接近開關的型號：LJM40A-20J/K，工作電壓（V）：AC 25～250，額定工作電流（mA）：300，工作環境溫度（℃）：-25～70，動作指示燈LED：紅色，連接方式：1.5PUR-電纜/插件，外殼材料：黃銅鍍鎳PBT。

3.3 接近開關的工作原理

通用型接近開關的檢測物質主要是檢測感應金屬物體，它的工作原理是在LC 振蕩電路中的線圈L 產生一個高頻電磁場。當目標物體接近這個磁場，并達到感應距離時，由于電磁感應在目標物中產生一個感應渦電流，因此隨著目標物體接近傳感器，感應電流開始增強，引起振蕩電路中的負載加大，然后振蕩衰減直至停振。傳感器利用振幅檢測電路檢測到振蕩狀態的變化，經放大電路處理轉換成開關信號，并輸出檢測信號[3]，如圖1 所示。

振幅變化的程度隨目標物的金屬種類的不同而不同，因此檢測距離也隨目標物的金屬種類不同而不同。

圖1 通用型接近開關工作原理圖

4 PLC控制原理

當斗式提升機啟動時，接近開關觸點開始動作，動作信號輸入PLC，PLC 內部程序開始計數，在PLC 設定6 s時間內每動作1 次，計數1 次，動作次數設定≥3，否則PLC 輸出報警，報警信號接入斗式提升機啟動主控程序中。也就是斗式提升機被動滾筒必須在6 s 時間內轉速要達到3轉以上，否則報警停車。為了保證人身及設備安全，PLC程序設置了人為復位，即控制室安裝有手動復位按鈕。一旦發生故障，控制室將會立即通知崗位工檢查斗式提升機，排除故障后，告知控制室操作人員復位故障，然后再啟動設備，否則故障不排除，設備將開不起來。設備在停止狀態時，程序賦予了3 轉速，以此來保證設備在停運期間時能正常啟動。其PLC 程序工作原理圖如圖2 所示。

圖2 PLC 控制梯形圖

5 接近開關的安裝和調試

接近開關安裝位置的選擇是非常重要的。我們選取斗式提升機被動滾筒垂直于軸端的位置，將斗式提升機被動滾筒軸端打孔攻絲安裝螺桿，在螺桿的一端焊上一塊L 型鐵板，利用被動滾筒焊上的一塊L 型鐵板面作為接近開關感應面。將接近開關固定在L 型鐵板底部15 mm 處，并與L 型鐵板感應面保持平行。如果將接近開關安裝在斗式提升機驅動輪軸端上，雖然能保證斗式提升機轉動時的計速準確，但在皮帶打滑時被動滾筒不轉，造成皮帶磨損斷裂，起不到對斗式提升機皮帶的保護作用。因此將接近開關安裝在被動滾筒軸端，既能保證斗式提升機測速的準確性，而且能在被動滾筒不轉或斗式提升機被動滾筒轉速低于設定值時，發出報警信號，使斗式提升機停止運行，從而保證整個系統的安全。

接近開關要根據斗式提升機的實際情況選擇不同的型號。接近開關本身沒有調節電位器，而是根據斗式提升機下部被動滾筒每轉動一周到接近開關的實際感應位置，然后人工手動調節接近開關固定螺帽，以此來調節感應距離的遠近。感應距離調節的大，會造成脈沖反應遲鈍，所以選型時我們選用了感應距離為≤30 mm 的接近開關，在安裝時必須保證使用距離的設定在額定距離的2/3 以內，并配以HH54P 中間繼電器。在調試中，根據斗式提升機被動滾筒轉速，設定PLC 檢測的計數次數，經過現場多次運行調試，修改程序時間及轉速，并反復調整接近開關感應檢測距離，直至達到最理想的運行效果。

6 測速保護技術應用效果

皮帶式斗式提升機測速保護技術研究使用了該類型的接近開關后，經過近些年的車間生產系統的運行實踐，斗式提升機再也未發生過皮帶斷裂、減速機斷軸等設備故障。因為當以上事故發生時，斗式提升機的測速保護系統就會起作用，將接近開關動作信號發送到中控室的PLC 控制系統，PLC 控制程序迅速將斗式提升機報警停機，同時也避免了斗式提升機內部壓料。我們認為斗式提升機測速保護技術使用的通用型接近開關，是對企業自動化控制系統的進一步完善，值得向其他旋轉設備推廣應用。

7 結語

經過幾年的連續運行，斗式提升機測速保護裝置運行穩定，能夠對斗式提升機轉速異常進行及時檢測，再未發生堵轉、斷軸、皮帶拉斷及過載等故障，為陽極物料輸送系統的穩定運行奠定了堅實的基礎。并在其他設備如預熱機等中得到推廣應用，取得良好效果。