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以下几种原因:(1)安装质量原因:a机架、滚筒没有调整平直;b托辊轴线与输送带中心线不垂直;c机架与地面连接强度不够,机架不稳定;d导料槽和卸料槽的导料挡板安装位置不当,受力不均。(2)输送带质量原因:a输送带接头与中心线不直;b输送带带边呈“S”型。(3)装载质量原因:装载点不在输送带中央。(4)维护质量原因:滚筒清扫不干净,造成直径不等。
目前,对运输机跑偏的解决办法主要有两种:(1)通过人工调整滚筒或托辊进行调偏;(2)使用回转式槽型调偏托辊(上胶带装)或平行调偏托辊(下胶带装)进行自动调偏。为实现无人值守,多数都使用能自动调偏的托辊。
为实时监测运输皮带是否跑偏,一般在机头、机中和机尾皮带最容易跑偏的地方分别安装一对防跑偏保护装置。本设计中采用煤炭科学总院自动化研究所的KG1007A-2型胶带二级防跑偏开关,其跑偏信号通过接入临近拉线急停开关传输。在皮带正常工作时,跑偏开关的探杆在竖直位置。当皮带跑偏时,皮带碰到跑偏开关的探杆,并带动探杆轴转动,此时与探杆固定在一轴上的凸轮也同时转动,拨动跑偏开关的微动开关发出跑偏信号。
图2.4 跑偏开关 图2.5 速度传感器
KG1007A-2型胶带防跑偏开关为本质安全型电气设备,使用于煤矿有瓦斯、矿尘爆炸危险的环境。它体积比较小、重量轻、密封性能好;触点动作后还留有较大的探杆转动缓冲角,探杆上装有尼龙滚动护套,避免探杆和胶带之间的磨擦,使本身不易损坏,输出开关量信号。它的转动角度可以通过改变微调开关的位置来改变。在此设计中,我们要求跑偏信号发出传送给PLC,一级跑偏时发出声光报警;二级跑偏时PLC发出急停指令,语音报警,同时触摸屏故障位置指示灯亮并启动急停报警。
KG1007A-2型防跑偏开关技术参数如下所示: 胶带跑偏开关型号: KG1007A-2型 外壳防护等级: IP54
触点容量 AC380V、DC220V,5A,煤矿井下使用时必须和本质安全型电路连接 探杆动作转动最大角度: 大于70°,双向转动 触点动作时探杆转动角度: 25°(一级) 40°(二级)
引入电缆外径: 6~12mm,两个出线口 重量: 2kg
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2、速度检测
检测胶带打滑、超速和断带故障,均需要知道胶带的运行速度,因此我们给每条皮带设置一个速度传感器来检测胶带的速度。本设计中,我们选用联力的KJ5007A型速度传感器,输出频率信号,幅值5V,频率f=200V(V为胶带速度值),输出电流信号4~20mA。其工作原理是:带式输送机运行时,速度检测传感器由紧贴胶带的滚轮带动转盘(带有齿槽)在光电传感器凹槽转动,光电传感器光路通断受齿槽控制,输出相应的方波频率信号,频率信号经整形放大后,再经频率/电压、电压/电流变换后输出4~20mA的电流信号。
转盘 电压
光电传感器f整形放大f频率/电压变换v电压/电流变换电流输出图2.6 速度检测传感器部分电路方框图
3、打滑
驱动滚筒打滑的原因是滚筒的摩擦牵引力降低、超载或带子被卡住。摩擦牵引力降低的原因是输送带或滚筒沾泥水、输送带力下降。采用自动调整的拉紧装置是防止驱动滚筒打滑的有效方法。滚筒持续打滑得不到纠正,则会招致输送带着火,引起重大火灾事故。采用阻燃输送带,驱动滚筒持续打滑也会冒烟污染空气。因此设置打滑保护装置,自动监视调整或停止。
在此设计中我们没有选用专门的打滑检测传感器,是通过检测胶带的速度,把胶带速度和滚筒速度做比较来实现的。理论上我们是将胶带的实际运行速度与滚筒实际速度作比较,但是实际上,在滚筒速度不容易获取的情况下,我们可让胶带实际速度与滚筒的额定转速比较,监测传动滚筒和输送带之间的线速度之差,当检测到输送机速度滑差率大于或等于8%时,立即发出声光报警:当测得输送机速度滑差率大于或等于8%和运行时间大于或等于20秒时使带式输送机与给煤机紧急停车,并发出声光报警;或当测得输送机速度滑差率大于或等于12%和运行时间大于或等于5秒时使带式输送机与给煤机紧急停车,并发出声光报警。 4、超速
当胶带负载忽然变轻或是胶带忽然断带时,胶带运行速度会马上升高。胶带一般正常运行速度是2m/s,如果速度太高,会对胶带旁边的矿工造成危险;同时若胶带旁边有锋锐的物体,可能会挂破胶带,造成重大事故。同上,我们在此设计中没有采用专门的超速传感器,通过胶带速度与设定值的比较,判定胶带是否超速运行。当胶带速度达到标准带速的105%时,发出声光报警并命令皮带紧急停车,这里标准带速为2m/s。
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5、断带
从大量的断带事故分析可知,带式输送机断带原因大概有以下几种: (1)齿轮减速器损坏,液力耦合器喷液或电动机逆转; (2)输送带接头质量问题;
(3)运输中因其他东西卷入而引起运输载荷突然增加; (4)启动和停车时应力变化大;
(5)输送带自身质量不过关,输送带服务年限过长,输送带长时间超负荷运输,日常维护不到位;
(6)物料分配不均,输送带跑偏。
为了防止由这些原因引起的断带事故,除了进行人为的检修和维护外,在输送机沿线上布置断带保护装置尤为重要。因为它可以避免突发事故,随时处于待命状态。在滚筒实际转速不能确定的情况下,我们通过检测胶带线速度与滚筒额定线速度差确定是否断带,当差值大于设定值时,发出断带信号,命令皮带紧急停车,同时停给煤机,并发出声光报警。 6、堆煤传感器
当煤仓有大煤块塞住煤仓漏口时,会使煤流阻在煤仓,无法向胶带投放。由于煤仓特别大,如果没有人及时发现煤仓堆煤,煤在煤仓会越堆越多,最后会迫使使用大量人力物力来挖除煤仓阻塞的大量煤,同时将运输系统全部停下。这样不仅浪费时间降低工作效率,同时也费用大量人力物力,提高煤的生产成本。因此加入堆煤传感器,及时报警危险煤位,处理煤仓阻塞的煤。
此设计中我们采用自动化研究所的物料探测传感器。KG1006系列物料探测传感器包括KG1006A型和KG1006C型,适用于煤炭、冶金、化工、建材的功能行业恶劣环境,主要用途是监测料仓物料高度;检测输送机溜槽阻塞或点堆积。传感器可以延时动作,延时时间可调,避免由于大块物料撞击引起误动作。这里我们选用KG1006A型,输出触点容量是AC220V,1A,电阻性负载;延时时间0.4~60s可调,瞬间复位,输出开关信号。
堆煤传感器一般安装在机头下方适当的位置,且不易碰坏或被水和煤尘污染的地方。应保证正常煤流时不误动作,机器振动不误动作,不因滴水或煤尘集聚而误动作,大块煤矸石碰撞后不能使其损坏。 7、烟雾检测传感器
由于打滑摩擦等原因,胶带机滚筒升高到一定温度时,会使胶带燃着,因此我们在滚筒处设置烟雾传感器,当烟雾浓度大于一定值时,发出报警信号。烟雾传感器可分为离子感烟式和光电感烟式两类,但不管是离子式还是光电式的,都有一个共同的特点,即机电一体化。目前,烟雾传感器大都采用金属镅的离子式探测器,由不锈钢的外壳构成。
本设计我们采用自动化研究所的KGN1-1型烟雾传感器,它为矿用本质安全型,
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用于监测煤矿井下因机械磨擦、电缆发热、煤层自然等原因引起的火灾事故,输出0/5mA的开关量信号,红色LED电源指示,报警时闪烁,频率1Hz. 当检测到烟雾浓度超过设定值时,发出洒水指令,启动洒水装置对主滚筒进行降温灭火,并进行声光报警。
烟雾传感器应悬挂在输送机头风流方向后2-3米处,以保证主滚筒因摩擦产生烟雾时立即起作用。若风速超过5m/s时应安装防风罩,根据实际情况而定。为保证烟雾传感器正常工作,必须对其定期打扫和清洗。 8、拉线急停开关
在皮带输送机运行过程中,总有一些无法监测到而又非常恶劣的事情发生,当遇到这种紧急情况时,可以采用手动的拉线急停开关,使输送带紧急停车,避免发生重大事故。我们采用自动化研究所的KG9001A-C型编码式拉绳急停闭锁开关,可用作输送机沿线电缆接线盒,并具有故障位置识别电路,识别各种不同故障及故障发生的地点。沿输送机长度方向配置的跑偏、纵撕(或其它传感器)等保护装置和起动预告、打点联络用的信号器均可通过它们与监控系统连接。拉线急停开关沿输送机安装,一般每隔80-100米按一个,应安装在易于观察到、易于操作的地方。
图2.7 烟雾传感器 图2.8 拉线急停开关
KG9001A-C型拉线急停开关的技术参数如下所示: 拉力 150±20N
行程 8~10mm
复位形式 人工复位
工作电压 DC10~15V,煤矿井下使用时,必须与本质安全型电路连接 工作电流 监控状态下不大于0.1mA;动态状态下不大于40mA 输出信号 2路集电极开路输出 位置识别地址 0~63 引入电缆外径
KG9001A-C 两侧出线口(2个)15~20mm;下部出线口(4个)6~12mm 出厂时拉绳配置长度 2×35m 外壳防护等级 IP54 重量 7.5kg 9、红外温度传感器
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由于滚筒和胶带的摩擦作用,当滚筒温度过高时,会使胶带燃着。因此,我们要及时监测滚筒温度,当温度达到一定值时报警。温度传感器从使用上可分为接触式和非接触式两大类,接触式目前使用较为广泛,而非接触式测量是通过检测被测物体所发出的红外线,来达到测温的目的。根据课题项目的具体要求,被测对象是一直转动的滚筒表面,接触式温度传感器测量起来误差太大,响应时间太长,温度变化的传递完全依靠空气为介质进行热交换,因而采用接触式测量不适用于该次设计,为此,选用了RAYTEK非接触式红外热敏元件作为测温元件,温度传感器的输出信号为0~10V模拟量电压信号,测量围为-32~535度。它具有响应速度快,测量精度高,安装维护简便等特点。我们将检测到的红外温度与设定值比较,当温度大于设定值时,则发出报警指令,同时启动洒水阀洒水降温。一般我们的设定值要根据考虑周边情况,如:胶带的制作材料,燃点等。 10、纵撕检测
钢线芯带式输送机以其强度高、运量大和运距长等优点,受到各企业的青睐,也得到越来越广泛的应用。它之所以强度高是因为其部纵向布置了许多钢丝绳,但是在其宽度上,抗拉强度是很低的。因此正因为这一特点,使其容易发生纵向撕裂事故,而且一旦事故发生,就会造成非常重大的经济损失,即使能修补,也浪费很长的时间,给生产造成损失。
纵向撕裂,其原因是多方面的,主要有:一些料棒插入到输送带中;大块长型矸石掉到输送带上;机架上某些固定件挂住输送带;各种铁丝钩住输送带等。就发生纵撕的地点来看,大部分是在装载处,因此纵撕检测传感器一般放在装载点前10m处。
输送带纵撕事故如此严重,提出了多种检测和监视装置,下面我们收集多方面资料比较详细的介绍几种常见类型。由于输送带被撕裂后,表现特征各不相同,选用何种装置进行检测,要根据具体情况而定,一般要选用几种同时使用,以防重大事故的发生。
1、漏料检测器。当输送带被撕裂后,物料会通过裂口掉到下面的托盘上,根据平衡原理,当物料重量克服平衡锤的重量,使装置绕支点转动,迫使限位开关动作(图2.9)。这种检测装置结构比较简单,检查方便,但是,只有物料落下后才可检测到,当裂口因为拉力重合到一起,物料无法落下时,却无法检测的到。
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