煤矿胶带输送机防打滑保护改进.pdf
收稿日期２０２０ ０４ １４ 作者简介赵星杰１９９２ － ꎬ男ꎬ河南灵宝人ꎬ工程硕士ꎬ助理工程师ꎬ从事煤矿设备的研发制造工作ꎮ ｄｏｉ１０. ３９６９/ ｊ. ｉｓｓｎ. １００５ －２７９８. ２０２０. ０７. ０２０ 煤矿胶带输送机防打滑保护改进 赵星杰 中煤科工集团 储装系统自动化研究院ꎬ北京 １０００１３ 摘 要为实现节能和重载启动的目的ꎬ变频控制胶带输送机在煤矿的应用越来越广泛ꎮ 文章通过对变频 控制胶带输送机的防欠速保护进行分析和测试ꎬ在成熟技术的基础上ꎬ进一步完善了对变频控制胶带输送 机的动态防欠速保护功能ꎮ 关键词Ｕｎｉｔｙ Ｐｒｏꎻ胶带输送机ꎻ变频控制ꎻ防欠速保护 中图分类号ＴＤ５２８. １ 文献标识码Ｂ 文章编号１００５ ２７９８２０２００７ ００５１ ０２ 煤矿用胶带输送机是煤矿井下和地面进行煤炭 运输不可或缺的一部分ꎮ 其工作原理为通过电机 和减速器来带动胶带滚筒的转动ꎬ胶带受到张紧装 置的作用ꎬ紧紧贴合于滚筒表面ꎬ胶带与滚筒间产生 足够的压力和静摩擦力ꎬ由此静摩擦力完成滚筒对 胶带的同步传动ꎬ最终实现胶带输送机对块状和粉 末状煤炭的输送功能ꎮ 然而在日常生产活动中ꎬ胶带输送机潜在的事 故隐患较多ꎬ若不能及时排查和处理ꎬ将可能造成火 灾、堆煤、胶带侧翻、输送机损坏以及人员伤亡等严 重生产事故ꎮ 因此通常对胶带输送机设有各种报警 保护措施ꎬ如拉绳、烟雾、堵煤、纵撕、跑偏、欠速等 警报传感器ꎬ一旦这些报警传感器动作ꎬ则发出信号 对操作人员进行警报提醒ꎬ同时可自动停止胶带输 送机的运转ꎬ防止造成更大的事故和损失ꎮ 当胶带 出现打滑等情况时ꎬ可能会在物料带动的情况下低 速运转甚至倒转ꎬ此时会导致物料反向堆积的情况 甚至胶带摩擦发热产生火苗ꎬ引发火灾ꎮ １ 原有胶带防欠速保护的缺陷 以往的情况下ꎬ胶带的防欠速保护是由于胶带 一旦运行起来ꎬ都是定速运行ꎬ此时只要在胶带运行 稳定后即胶带启动后ꎬ增加 ３ ｓ 延时将胶带防欠 速保护传感器投用到程序中ꎬ即可对胶带速度进行 监测ꎮ 此时ꎬ只需计算好胶带的额定运行速度ꎬ然后 将防欠速保护传感器自身对应胶带的额定运行速度 来设定其额定报警转速ꎬ当欠速保护传感器的实际 转速低于其设定的额定报警速度的时候ꎬ其内部的 常闭点断开ꎬ到 ＰＬＣ 控制器的欠速报警信号数字量 中断ꎬ此时认为胶带出现欠速故障ꎬ需要停车检查打 滑情况和原因ꎮ 但此防欠速保护的方案若直接套用 于对变频器控制胶带的防欠速保护方案中ꎬ当胶带 在重载低速启动时ꎬ或者干脆由于输煤量较小ꎬ根本 不打算使胶带电机达到满频率５０ Ｈｚ运行时ꎬ假 如按照传统的欠速保护传感器的话ꎬ由于胶带总工 作在被认为是低于其额定转速的情况ꎬ因此该传感 器会发生持续报警ꎬ导致胶带刚刚完成启动就会因 防欠速保护警报而停车ꎬ无法正常投入到生产工作 当中去ꎮ ２ 改进方案 ２. １ 设计思路 通过对原有预设固定数值进行防欠速保护的方 案缺陷ꎬ此处采用对胶带实际带速进行精确测量并 与预设胶带带速对比的方式ꎬ判断胶带是否处于打 滑状态ꎮ ２. ２ 技术方案 通过采用胶带测速传感器进行模拟量监控的手 段ꎬ对胶带速度进行动态跟踪测量ꎬ并且通过 ＰＬＣ 控制器内部程序进行计算ꎬ将在胶带低速以及变速 运转过程中的预设胶带速度与真实胶带速度进行对 比ꎬ实现不同工况下的胶带防欠速保护ꎮ 方案中所 需硬件包含胶带测速传感器、控制电缆、ＰＬＣ 控制器 模拟量输入模块ꎮ ２. ３ 工作原理 由于该变频器控制胶带在工作状态下ꎬＰＬＣ 控 制器对变频器的模拟量信号输出 ４ ２０ ｍＡ 电流信 号对应与工程量 ０ ５０ Ｈｚ 的设定频率成正比ꎬ由胶 带输送机设备参数同时可得到ꎬ工程量 ０ ５０ Ｈｚ 的 设定频率与 ０ ４ ｍ/ ｓ 的胶带预设运行速度成正比ꎬ 因此ꎬ可以得到此处选用模拟量电流输出信号 ４ ２０ ｍＡ 与 ０ ４ ｍ/ ｓ 的胶带成正比ꎮ 另一方面ꎬ胶带 １５ 实实用用技技术术 总第 ２５１ 期 测速传感器采集到的真实胶带带速ꎬ转化为 ４ ２０ ｍＡ电流信号传输到 ＰＬＣ 模拟量输入模块中ꎬ在 胶带未出现打滑状态且不考虑误差的情况下ꎬ反映 胶带真实带速反馈信号的 ４ ２０ ｍＡ 电流值应与 ＰＬＣ 发送给变频器的模拟量信号输出 ４ ２０ ｍＡ 电 流值在理论上相等ꎮ 由于在实际生产中ꎬ直接使用 数据为工程量而非电流值ꎬ进一步推出ꎬ胶带真实带 速反馈信号的 ４ ２０ ｍＡ 电流值正比对应与变频器 频率给定 ０ ５０ Ｈｚ 的工程量ꎬ得到胶带反馈的转速 对应的频率比例系数为 ３. １２５ꎮ 由于此时已直接将 胶带速度值转换为相应的频率比例的值ꎬ因此可以 直接在程序中将该反馈频率的数值与 ＰＬＣ 输出的 频率数值作对比ꎬ如果反馈回来的频率值明显低于 变频器输出的频率值ꎬ即认为是胶带确实出现欠速 故障ꎮ 此时考虑到胶带电机为三相异步电机ꎬ与同 步转速差大约 ４％ꎬ因此将胶带欠速保护装置反馈 的比例频率值乘系数 ０. ９６ꎬ然后与变频器输出的频 率作对比ꎬ这样就稳定地解决了胶带在不同频率下 工作的过程中ꎬ确定何时为真实出现欠速故障的情 况ꎬ且不存在类似传统胶带在胶带刚启动的过程中 欠速保护信号会有一段时间误报警需要延时投用的 情况ꎮ 胶带欠速保护程序设计见图 １ꎮ 图 １ 胶带欠速保护程序 ２. ４ 设备调试 首先ꎬ将该防欠速保护装置功能编入程序ꎬ但仅 提供警报而不加入对胶带进行停车的功能ꎬ空载启 动运行胶带ꎬ观察胶带在不同控制频率的工作状态 下ꎬ是否会误触发欠速警报ꎬ进行数据比对ꎮ 经测试 完善ꎬ无误动作ꎬ投用该程序ꎮ 由于工业现场的模拟量电流信号通过控制电缆 传输ꎬ不可避免地存在阻值误差以及电磁干扰等现 象ꎬ导致参数略有变化ꎬ经过反复现场试验对比和参 数细微调整ꎬ最终获得最优参数ꎮ ２. ５ 实施效果 本套防欠速保护装置投用于陕西省宝鸡市郭家 河煤矿井上胶带输送机ꎬ实现了精确判断变频控制 胶带在各种运行状态下的打滑现象ꎬ该防护装置实 现了对变频胶带控制的防欠速防护目的ꎮ ３ 结 语 本套防欠速保护装置改变了传统防欠速保护控 制思路ꎬ利用动态情况下的实施胶带带速数据对比 与计算ꎬ良好地实现了在变频控制胶带稳定低速运 行和动态提升胶带带速过程中ꎬ精准判断胶带是否 出现欠速故障ꎬ且胶带运行过程中未出现误警报动 作停车ꎬ保障了现场生产ꎮ [责任编辑常丽芳] 上接第 ２９ 页 [２] 王素立ꎬ潘黎明ꎬ范志忠ꎬ等. 复杂地质条件下大采高综 采工作面过空巷技术[Ｊ]. 煤炭技术ꎬ２０１８ꎬ３７５ ９５ －９８. [３] 何向宁ꎬ陈 勇ꎬ秦征远. 综放工作面过空巷技术研究 及应用[Ｊ]. 煤炭科学技术ꎬ２０１７ꎬ４５６１２４ －１３０. [４] 曹其嘉ꎬ陈 勇ꎬ宋 坤. 深部工作面过空巷高水材料 充填技术研究及应用[Ｊ]. 煤炭技术ꎬ２０１７ꎬ３６６ ５５ －５７. [５] 刘士奇. 复采工作面过空巷群顶板煤岩结构及控制 [Ｄ]. 太原太原理工大学ꎬ２０１７. [６] 王俊杰ꎬ曹建波ꎬ吴怀国ꎬ等. 泵送充填式支柱在大采高 工作面过空巷支护应用研究[Ｊ]. 煤炭科学技术ꎬ２０１６ Ｓ２７６ －７９. [责任编辑常丽芳] ２５ ２０２０ 年 ７ 月 赵星杰煤矿胶带输送机防打滑保护改进 第 ２９ 卷第 ７ 期
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