王式平

山東山礦機(jī)械有限公司 山東 濟(jì)寧 272000

引言

基于PLC技術(shù)對皮帶運(yùn)輸機(jī)的電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行變頻改造,改造后皮帶運(yùn)輸機(jī)實(shí)現(xiàn)了智能調(diào)速和遠(yuǎn)程故障監(jiān)測,降低了檢修難度和維修成本,提高了皮帶輸送機(jī)的運(yùn)行安全穩(wěn)定性,保障了正常生產(chǎn)秩序。

1 故障因素分析

皮帶運(yùn)輸機(jī)存在原煤運(yùn)輸量不穩(wěn)定、超負(fù)荷運(yùn)行時常常發(fā)生堵煤、欠速、急停等故障。生產(chǎn)過程中操作人員能依據(jù)故障信號快速地明確故障原因并及時維修處理。設(shè)備其他部分電控系統(tǒng)均有運(yùn)行狀態(tài)的信號顯示,而設(shè)備的保護(hù)操作沒有明確的原因信號顯示。設(shè)備技術(shù)人員雖能查找到運(yùn)輸機(jī)的停機(jī)原因,并進(jìn)行相應(yīng)的維修,但故障檢測效率低,輸送機(jī)的運(yùn)行能耗高、工效低。

2 變頻裝置優(yōu)勢分析

a)能夠更加有效地實(shí)現(xiàn)皮帶運(yùn)輸機(jī)的軟啟動。實(shí)現(xiàn)皮帶運(yùn)輸機(jī)緩慢啟動的前提是確保電機(jī)啟動緩慢,在這過程中,電機(jī)能夠有效釋放皮帶內(nèi)存儲的能量,從而最大程度地規(guī)避運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸啟停對皮帶產(chǎn)生的沖擊影響,避免膠帶損壞,從而確保作業(yè)的連續(xù)性；b)有效降低皮帶整體強(qiáng)度。通過變頻裝置進(jìn)行皮帶運(yùn)輸機(jī)的軟啟動,能夠結(jié)合具體運(yùn)行狀況隨意選取皮帶運(yùn)行啟動時間,這種對啟動時間的延長能夠有效降低啟動對皮帶的沖擊性,從而降低對皮帶強(qiáng)度的需求,減小設(shè)備成本投入。此外,啟動沖擊力的降低也能夠避免其對設(shè)備內(nèi)部組件的不利影響,從而增加皮帶運(yùn)輸機(jī)各組件壽命,進(jìn)一步減少運(yùn)行成本；c)通過變頻裝置對皮帶運(yùn)輸機(jī)進(jìn)行“一拖一”調(diào)控,能夠有效確保多臺電機(jī)驅(qū)動作業(yè)時的轉(zhuǎn)矩平衡；d)具備檢測功能。變頻裝置對設(shè)備運(yùn)行速度調(diào)控是通過無極調(diào)速傳動系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的,因此在空載作業(yè)時,能夠在額定速度范圍內(nèi)適度降低運(yùn)輸速度,從而使皮帶具備低速驗(yàn)帶功效,提升檢測維護(hù)的便利性；e)重載啟動穩(wěn)定性佳。通過變頻驅(qū)動裝置能夠?qū)崿F(xiàn)低頻運(yùn)動條件下2倍額定轉(zhuǎn)矩的對外輸出,這對于實(shí)現(xiàn)重載的平穩(wěn)啟動具有積極意義；f)擁有自動調(diào)速功能。受煤流感應(yīng)裝置的影響,變頻裝置能夠結(jié)合皮帶運(yùn)輸負(fù)載的實(shí)際大小對皮帶運(yùn)行速度進(jìn)行智能自動調(diào)控,從而有效降低運(yùn)輸中的皮帶損耗,最大化延長皮帶運(yùn)行壽命；g)節(jié)能降耗。對皮帶運(yùn)輸機(jī)而言,其煤炭運(yùn)輸量會伴隨開采速率的改變而發(fā)生變化。通過液力耦合裝置實(shí)現(xiàn)軟啟動時,皮帶運(yùn)行速度不易調(diào)控。當(dāng)負(fù)載偏小或空載作業(yè)時,皮帶往往仍會保持高速運(yùn)行,從而導(dǎo)致電能無端浪費(fèi)。采取變頻裝置對電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動作業(yè),能夠結(jié)合具體皮帶運(yùn)輸狀況對皮帶運(yùn)輸速度予以智能調(diào)控,從而實(shí)現(xiàn)速度隨負(fù)載變化的改變,最大化節(jié)約運(yùn)行能耗。

3 PLC變頻技術(shù)改造方

3.1 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 變頻控制系統(tǒng)的改造,保留原控制系統(tǒng)的工作回路,重點(diǎn)對控制系統(tǒng)的接觸線圈控制回路進(jìn)行優(yōu)化改造,優(yōu)化改造后的系統(tǒng)示意如圖1所示。可知,1號至4號繼電器均安裝在皮帶機(jī)的機(jī)頭控制箱內(nèi),轉(zhuǎn)換開關(guān)、按鈕、指示燈等分別安裝于控制臺上。系統(tǒng)改造后跑偏保護(hù)處于常開點(diǎn)位置,改造后3號指示燈和對應(yīng)的3號繼電器線圈連接,當(dāng)設(shè)備跑偏時,常開點(diǎn)轉(zhuǎn)為閉合狀態(tài),繼電線圈與指示燈通電,指示燈亮。根據(jù)改造優(yōu)化后的電控系統(tǒng)工作原理,設(shè)備處于機(jī)尾停止、急停、堵煤等保護(hù)的操作原因相同。通過設(shè)備控制臺上顯示的信號能清楚地看到停機(jī)原因,對設(shè)備檢修及排障等提供了清晰的指示。同時優(yōu)化后的控制回路在設(shè)備需要停機(jī)維修時,可直接將設(shè)備常開點(diǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)槌ｉ]點(diǎn)。

3.2 皮帶輸送機(jī)控制系統(tǒng)啟動方式 皮帶輸送機(jī)的變頻技術(shù)改造除了對控制回路優(yōu)化,還對啟動方式進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化后的電控系統(tǒng)使用施耐德電氣公司生產(chǎn)的ATS48軟啟動器。設(shè)備啟動時電流以一定速度上升至設(shè)定值,能避免電流升高對設(shè)備的沖擊問題,增強(qiáng)了對電機(jī)的保護(hù)作用。同時優(yōu)化后的軟啟動器具有控制啟動條件功能,有效提升皮帶運(yùn)輸機(jī)工效。

圖1 工作回路示意圖

3.3 聯(lián)動控制優(yōu)化 皮帶運(yùn)輸機(jī)與其他原煤機(jī)械設(shè)備聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)使用,當(dāng)其他設(shè)備出現(xiàn)故障時,如果運(yùn)輸機(jī)仍處于運(yùn)行狀態(tài)時,皮帶機(jī)會發(fā)生空載運(yùn)行,降低輸送機(jī)的使用功效。當(dāng)皮帶輸送機(jī)處于故障狀態(tài)時,如果其他設(shè)備仍然處于運(yùn)行狀態(tài)時,會使皮帶上面堆積大量煤炭,造成安全隱患。因此需要對皮帶運(yùn)輸機(jī)與破碎機(jī)等各設(shè)備之間進(jìn)行聯(lián)動控制,即當(dāng)其他某一設(shè)備出現(xiàn)故障時,皮帶運(yùn)輸機(jī)不能啟動,并對其進(jìn)行閉鎖。當(dāng)皮帶運(yùn)輸機(jī)發(fā)生故障時,破碎機(jī)等其他設(shè)備不能啟動,對其閉鎖控制。

3.4 完善現(xiàn)場安全監(jiān)管運(yùn)行制度 在煤礦井下生產(chǎn)過程中,需建立健全各項(xiàng)制度,從而更好地確保煤礦安全監(jiān)管工作的順利進(jìn)行。煤礦現(xiàn)場安全監(jiān)管運(yùn)行制度主要包括安全監(jiān)管目標(biāo)責(zé)任制、責(zé)任追究制、日常安全監(jiān)管記錄制、效績獎懲制等。只有對相關(guān)制度體系進(jìn)行不斷補(bǔ)充和完善,才可更好地確保煤礦現(xiàn)場安全監(jiān)管工作的順利進(jìn)行。各監(jiān)管主體最好根據(jù)自身的監(jiān)管權(quán)限做好自己的本職工作,駐礦安監(jiān)員每月需超過15次下井檢查,安監(jiān)局分管領(lǐng)導(dǎo)需超過5次下井檢查。同時,要按照要求做好日常安全監(jiān)管記錄工作,以便相關(guān)人員對其進(jìn)行瀏覽和查看。此外,還需建立責(zé)任追究制,以更好地加強(qiáng)對煤礦現(xiàn)場安全監(jiān)管工作的重視,有效避免安全事故的發(fā)生。

結(jié)語

皮帶運(yùn)輸機(jī)作為企業(yè)生產(chǎn)活動中重要的運(yùn)輸工具,其影響著整個企業(yè)的生產(chǎn)活動效率,一旦出現(xiàn)故障,不但會阻礙日常生產(chǎn)的進(jìn)行,而且還會帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失,甚至可能威脅工作人員的安全。所以,要在延長皮帶運(yùn)輸機(jī)的使用壽命、降低能耗、提升效率等問題上進(jìn)行研究。變頻技術(shù)在皮帶運(yùn)輸機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用,可以控制運(yùn)輸速度,延長使用壽命,降低能源消耗,減少企業(yè)的設(shè)備成本。變頻技術(shù)的使用可以幫助企業(yè)更好地響應(yīng)節(jié)能環(huán)保的號召,使企業(yè)擔(dān)負(fù)起社會責(zé)任。