郭 彪

(山西汾西礦業(yè)兩渡煤業(yè)公司，山西 靈石 031300)

帶式輸送機(jī)作為物料生產(chǎn)運(yùn)輸環(huán)節(jié)中的持續(xù)、高效設(shè)備，無論在選煤廠、化工廠中都應(yīng)用廣泛；化工廠帶式輸送機(jī)運(yùn)送化工物料等硬質(zhì)、腐蝕性物體，對(duì)膠帶磨損、破壞嚴(yán)重；滾筒、支架安設(shè)角度偏差，對(duì)膠帶產(chǎn)生撕裂、跑偏；物料淋水造成含水率太高，膠帶抗滑力不足；運(yùn)輸卡帶、超負(fù)荷造成驅(qū)動(dòng)電機(jī)超溫等各類故障、事故，如不及時(shí)發(fā)現(xiàn)、處理，造成帶式輸送機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)停滯，嚴(yán)重時(shí)可能造成現(xiàn)場(chǎng)火災(zāi)、傷人事故。為運(yùn)輸系統(tǒng)的安全、高效提供有力保障，對(duì)某化工廠集中運(yùn)輸大巷的帶式輸送機(jī)運(yùn)行故障原因和環(huán)境分析，為帶式輸送機(jī)配置一套帶式輸送機(jī)故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，現(xiàn)分述如下。

1 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

利用某化工廠為實(shí)現(xiàn)智能化建廠已經(jīng)建立的工業(yè)千兆環(huán)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)調(diào)動(dòng)監(jiān)控中心與現(xiàn)場(chǎng)帶式輸送機(jī)故障監(jiān)控總站的實(shí)時(shí)信號(hào)傳輸、故障分析及指令下達(dá)。其中，帶式輸送機(jī)故障監(jiān)控總站集中收集膠帶撕裂與斷帶、膠帶跑偏、膠帶打滑和電機(jī)定子超溫監(jiān)測(cè)信號(hào)；其布置PLC控制器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析、故障等級(jí)判定和故障處理。帶式輸送機(jī)故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)詳見圖1。

圖1 帶式輸送機(jī)故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

2 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

帶式輸送機(jī)故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由傳感器、PLC控制器、執(zhí)行裝置、井下和地面的數(shù)字顯示器和報(bào)警裝置等組成，還有LED顯示裝置、防跑偏限位裝置、測(cè)速裝置及皮帶斷帶開關(guān)等輔助設(shè)備。

帶式輸送機(jī)運(yùn)行過程中最常見故障如跑偏、打滑、斷帶、電機(jī)超溫等，都是由驅(qū)動(dòng)電機(jī)速度、膠帶運(yùn)輸負(fù)載及滾筒、電機(jī)溫度等的特性變化引起，因此，本系統(tǒng)通過監(jiān)測(cè)帶式輸送機(jī)的速度、電機(jī)電流和溫度主要參數(shù)，調(diào)用不同的控制算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的預(yù)判斷，控制處理器(PLC)執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作或者聲光報(bào)警器報(bào)警。其程序控制流程圖，如圖2所示。在沿線布置帶式輸送機(jī)故障傳感器，在機(jī)頭配電點(diǎn)布置帶式輸送機(jī)故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)控制中心，控制中心布置PLC控制器、執(zhí)行裝置、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字顯示器和報(bào)警裝置，同時(shí)通過現(xiàn)場(chǎng)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，及時(shí)將相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)郊锌刂浦行?。?dāng)帶式輸送機(jī)運(yùn)行時(shí)，相應(yīng)的故障監(jiān)控程序運(yùn)行。傳感器將帶式輸送機(jī)運(yùn)行的相關(guān)數(shù)據(jù)按照預(yù)設(shè)流程傳輸?shù)娇刂浦行牡腜LC控制器，根據(jù)所得數(shù)據(jù)分析進(jìn)行邏輯判定，確定相應(yīng)的故障等級(jí)、處理方法和報(bào)警等級(jí)。

圖2 程序控制流程示意圖

3 原因分析及功能實(shí)現(xiàn)

3.1 膠帶撕裂與斷帶檢測(cè)

膠帶撕裂與斷帶基于大量的斷帶事故分析，主要原因：堅(jiān)硬的矸石、錨桿、鐵片異物攪入，造成膠帶接頭刮傷、斷裂；井下潮濕、黑暗的環(huán)境、大距離運(yùn)輸，造成日常維護(hù)差；周圍潮濕造成支架等生銹，磨損膠帶。在驅(qū)動(dòng)電機(jī)安設(shè)速度傳感器，監(jiān)測(cè)值大于標(biāo)準(zhǔn)帶速的110%時(shí)，控制器分析、判定是否報(bào)警；監(jiān)測(cè)值大于標(biāo)準(zhǔn)帶速的120%時(shí)，控制器分析、處理，是否停止帶式輸送機(jī)運(yùn)行。

3.2 膠帶跑偏監(jiān)測(cè)

膠帶跑偏常見原因如下：滾筒和機(jī)架安裝不平直；膠帶橫向受力不平衡造成跑偏；托棍軸線、膠帶接頭不垂直與輸送帶中心線；裝載點(diǎn)位置偏離膠帶中心線；滾筒粘輪、直徑大小不一。

在最容易跑偏的位置安裝一對(duì)防跑偏保護(hù)裝置，并設(shè)定冗余100mm。當(dāng)膠帶跑偏超過最大冗余值時(shí)，就會(huì)碰到跑偏開關(guān)的探桿，并帶動(dòng)探桿軸的凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，撥動(dòng)跑偏開關(guān)，啟動(dòng)PLC控制器跑偏信號(hào)。

3.3 膠帶打滑監(jiān)測(cè)和防治

帶式輸送機(jī)滾筒打滑是由工作面淋水造成化工物料含水率太高，膠帶抗滑力不足，膠帶張力下降，滾筒的摩擦牽引力降低所致。當(dāng)帶式輸送機(jī)發(fā)生打滑現(xiàn)象時(shí)，利用滾筒和膠帶之間發(fā)生的劇烈摩擦使?jié)L筒溫度急劇升高，滾筒速度突然增快，驅(qū)動(dòng)滾筒內(nèi)安設(shè)溫度傳感器，驅(qū)動(dòng)電機(jī)安設(shè)測(cè)速傳感器，位于驅(qū)動(dòng)滾筒的巷道頂部安設(shè)灑水閥。當(dāng)滾筒溫度達(dá)到監(jiān)控傳感器的設(shè)定值時(shí)，傳感器向監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開始報(bào)警，同時(shí)啟動(dòng)滾筒周圍的灑水降溫；當(dāng)速度急劇升高，并控制器停止驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)行。

3.4 電機(jī)定子超溫監(jiān)測(cè)

定子超溫主要是：運(yùn)輸化工物料造成電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間過負(fù)荷，膠帶跑偏、卡帶等造成線圈繞組過熱，造成線圈絕緣層損傷；井下惡劣的環(huán)境，存在電磁場(chǎng)相互影響，造成磁耗和渦流損耗過大。

將熱敏電阻放入到定子繞組中，溫度變化造成熱敏電阻的阻值變化，輸出電流也隨著變化，控制器通過根據(jù)電流的大小來檢測(cè)定子的溫度。當(dāng)定子溫度超出危險(xiǎn)閥值溫度時(shí)，超溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)出危險(xiǎn)報(bào)警并強(qiáng)制電機(jī)停機(jī)。

3.5 物料倉堆物故障監(jiān)測(cè)

當(dāng)物料倉內(nèi)有大塊料堵塞物料倉漏口時(shí)，會(huì)使料流受阻在物料倉內(nèi)，無法接納、投放帶式輸送機(jī)運(yùn)送的物料，造成物料倉堆料，甚至埋機(jī)頭事故。在帶式輸送機(jī)頭部上安裝紅外探測(cè)煤高傳感器。當(dāng)漏斗中的存煤位置高于危險(xiǎn)物料位時(shí)，堆料傳感系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提醒工作人員及時(shí)處理物料倉內(nèi)阻塞的物料。

4 結(jié)語

針對(duì)化工廠使用帶式輸送機(jī)故障監(jiān)測(cè)存在的故障類型多、監(jiān)測(cè)方法分散、線性長(zhǎng)距離監(jiān)測(cè)等不足，采用基于PLC控制器的集監(jiān)測(cè)、故障警報(bào)、故障顯示帶式輸送機(jī)故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用反饋，該系統(tǒng)具有能耗低、功能強(qiáng)、穩(wěn)定性好等優(yōu)勢(shì)，為同類物料生產(chǎn)運(yùn)輸提供了良好借鑒與參考。