煤礦膠帶輸送機(jī)防打滑保護(hù)技術(shù)分析

（山西晉煤集團(tuán)晉圣松峪煤業(yè)有限公司 山西 048211）

前言

在煤炭開采過程中，需要使用輸送機(jī)將煤炭從礦井下運(yùn)輸至地面，因此對煤炭輸送機(jī)的選擇具有重要的意義。煤炭運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)輸原理是利用電機(jī)帶動(dòng)煤炭傳輸帶轉(zhuǎn)動(dòng)，煤炭在摩擦力的作用下，運(yùn)輸至地面，在輸送機(jī)工作過程中緊固裝置將傳送帶固定在電機(jī)帶動(dòng)的轉(zhuǎn)筒上面，通過電機(jī)帶動(dòng)傳送帶運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)滾筒帶動(dòng)傳輸帶的同步轉(zhuǎn)動(dòng)，完成煤炭的傳送功能。

在煤炭開采的生產(chǎn)過程中，由于輸送機(jī)引發(fā)的事故較多，如果工作人員在生產(chǎn)過程中，不能對運(yùn)輸機(jī)定時(shí)檢查，不僅造成設(shè)備因缺乏維修導(dǎo)致設(shè)備老化嚴(yán)重，還會(huì)給煤炭的安全生產(chǎn)帶來嚴(yán)重的安全隱患，因此需要及時(shí)對設(shè)備性能采取檢測預(yù)警措施，如：傳送帶在工作過程中產(chǎn)生煙霧、傳送帶在工作過程中煤碳堆積不動(dòng)、傳送帶在工作過程中縱撕、傳送帶在工作過程中跑偏、傳送帶在工作過程中欠速等現(xiàn)象使用傳感器報(bào)警提醒，當(dāng)傳感器發(fā)預(yù)警時(shí)，膠帶輸送機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，工作人員要及時(shí)進(jìn)行排查修理，及時(shí)降低因缺乏對設(shè)備的維護(hù)等原因，造成的安全事故發(fā)生。

1.原有膠帶防欠速保護(hù)的缺陷

在煤炭運(yùn)輸過程中，膠帶都是在定速情況下運(yùn)行，在膠帶運(yùn)行穩(wěn)定后，將膠帶防欠速保護(hù)傳感器投用到實(shí)際運(yùn)輸過程中，就可以對膠帶的實(shí)際工作速度進(jìn)行監(jiān)測。在這種情況下，根據(jù)膠帶的額定運(yùn)行速度，設(shè)置傳感器與其額定轉(zhuǎn)速同步的報(bào)警轉(zhuǎn)速，當(dāng)運(yùn)輸機(jī)在工作過程中的電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速低于安全轉(zhuǎn)速，會(huì)被管理系統(tǒng)診斷為設(shè)備故障。工作人員及時(shí)停止運(yùn)行設(shè)備，并對設(shè)備進(jìn)行故障檢查和維修。如果將防欠速保護(hù)的方案應(yīng)用于對變頻器控制膠帶的防欠速保護(hù)方案中，當(dāng)膠帶在工作過程中發(fā)生重載低速啟動(dòng)時(shí)，或由于運(yùn)輸煤重量太輕，造成電機(jī)沒有處于滿頻率工作狀態(tài)，此時(shí)傳感器也處于正常的檢測狀態(tài)，傳感器會(huì)由于電機(jī)不在滿載狀態(tài)下，其轉(zhuǎn)速是低于其額定轉(zhuǎn)速的情況發(fā)生持續(xù)報(bào)警，導(dǎo)致無法進(jìn)行正常生產(chǎn)。

2.改進(jìn)方案

(1)設(shè)計(jì)思路

在對運(yùn)輸機(jī)的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)對煤炭運(yùn)輸機(jī)的狀態(tài)及時(shí)判斷，當(dāng)發(fā)現(xiàn)煤炭與傳輸帶存在打滑的現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)及時(shí)停止運(yùn)輸任務(wù)，對煤炭傳輸機(jī)進(jìn)行調(diào)整。因此在設(shè)備設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)首先對設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行判斷，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的問題并對出現(xiàn)的故障進(jìn)行修理。

(2)技術(shù)方案

在提出設(shè)計(jì)思路之后，應(yīng)對技術(shù)路線的實(shí)施進(jìn)行規(guī)劃，設(shè)備的傳輸過程需要對傳輸帶的帶速進(jìn)行監(jiān)控，在設(shè)備設(shè)計(jì)的工程中，使用傳感器對帶速進(jìn)行檢測，在PLC控制器的程序過程中，將膠帶的實(shí)際運(yùn)行的速度與預(yù)設(shè)的安全帶速進(jìn)行對比，當(dāng)發(fā)現(xiàn)帶速出現(xiàn)異常時(shí)，該設(shè)備及時(shí)發(fā)出預(yù)警措施[3]。該技術(shù)方案的實(shí)現(xiàn)，對設(shè)備出現(xiàn)異常起到及時(shí)預(yù)警的作用，具體判斷程序流程如下圖1所示。

圖1 主程序流程圖

(3)煤炭運(yùn)輸機(jī)的設(shè)計(jì)原理

圖2 速度故障保護(hù)系統(tǒng)程序圖

在實(shí)際工作狀態(tài)下，在不斷的測試過程中發(fā)現(xiàn)：PLC控制器給變頻器輸出電流信號區(qū)間（4～20mA）與頻率設(shè)定區(qū)間（0～50Hz）成正相關(guān)，當(dāng)輸送機(jī)在頻率設(shè)定區(qū)間時(shí)與膠帶預(yù)設(shè)速區(qū)間度（0～4m/s）成正相關(guān)，所以可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電流信號輸出區(qū)間時(shí)與膠帶預(yù)設(shè)速度區(qū)間成正比。在工作過程中，傳感器在檢測帶速的過程中，利用AD轉(zhuǎn)換將采集到的帶速信號與預(yù)設(shè)的安全信號數(shù)值進(jìn)行比較，在安全的范圍內(nèi)，將實(shí)際數(shù)值與預(yù)設(shè)的數(shù)值進(jìn)行比較，因此在PLC程序中將反饋頻率的數(shù)值與PLC輸出的頻率數(shù)值比較，當(dāng)在反饋得到的低于變頻器輸出的頻率值的情況下，判定為該狀態(tài)膠帶處于欠速狀態(tài)。另一方面在設(shè)備的工作過程中，需要考慮電機(jī)輸出實(shí)際功率的因素，設(shè)備的電機(jī)選型為異步電機(jī)，其在工作的過程中需要考慮各方面的阻尼，因此在保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)過程中要考慮這一因素的影響，并與變頻器在工作狀態(tài)下輸出的頻率作對比，達(dá)到判斷膠帶在不同頻率時(shí)工作的過程中，是否發(fā)生欠速故障，并且在運(yùn)輸機(jī)工作的過程中不存在膠帶剛開始工作傳感器就會(huì)發(fā)出報(bào)警信號提醒，程序設(shè)計(jì)過程如圖2。

(4)煤炭運(yùn)輸機(jī)設(shè)備調(diào)試過程

設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，需要對設(shè)備進(jìn)行調(diào)試，把預(yù)期編寫好的PLC程序燒錄進(jìn)設(shè)備中，該過程應(yīng)先保持運(yùn)輸設(shè)備的機(jī)械結(jié)構(gòu)，不僅應(yīng)符合采礦工作的使用要求，還應(yīng)保持結(jié)構(gòu)處于完好無損的狀態(tài)，將PLC燒錄至設(shè)備，并對設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行檢測，在空載的狀態(tài)下逐漸加速，當(dāng)設(shè)備運(yùn)行的速度超過預(yù)設(shè)的速度時(shí)，設(shè)備應(yīng)出現(xiàn)報(bào)警措施。并在不斷測試的過程中進(jìn)行完善，在設(shè)備的運(yùn)行和設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)把實(shí)際運(yùn)行環(huán)境的各種干擾因素考慮進(jìn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程中。在不斷的測試和調(diào)整過程中，在各方面誤差的允許的范圍內(nèi)，對產(chǎn)品不斷進(jìn)行測試和調(diào)整，不斷調(diào)整優(yōu)化產(chǎn)品。

(5)煤炭運(yùn)輸機(jī)設(shè)備實(shí)施過程

該裝置主要使用于礦井下，實(shí)現(xiàn)對煤炭的運(yùn)輸作用，該裝置主要使用傳感器對傳送帶的速度檢測，并把發(fā)現(xiàn)速度與安全速度進(jìn)行對比，當(dāng)裝置的運(yùn)行速度高于安全速度時(shí)，該裝置可以達(dá)到及時(shí)報(bào)警預(yù)告的作用，提醒工作人員對設(shè)備進(jìn)行及時(shí)的修理，及時(shí)防治因煤炭與傳送帶打滑導(dǎo)致的事故發(fā)生。

3.結(jié)語

在設(shè)備的設(shè)計(jì)的過程中，根據(jù)傳統(tǒng)的煤炭運(yùn)輸機(jī)出現(xiàn)的問題與不足，在對本套設(shè)備設(shè)計(jì)的過程中，通過測速傳感器對傳送帶的速度進(jìn)行及時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了對傳送帶帶速的精確控制，促進(jìn)煤礦工作人員對設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的情況及時(shí)掌握，提高設(shè)備的工作效率，另一方面，傳送帶的控制系統(tǒng)具有穩(wěn)定的操控效果，在工作過程中不會(huì)發(fā)生誤報(bào)警的情況，為企業(yè)的安全生產(chǎn)提供了保障。