輸送系統斷帶保護裝置在實踐中的應用

羅 崢

（本鋼板材冷軋總廠，遼寧本溪 117000）

0 引言

在諸如煤礦、鋼鐵廠等生產單位的物料輸送系統中，為避免造成環境污染，常需要除塵系統。其中除塵輸送系統常用的除塵輸灰刮板機由電機、傳動鏈、主動輪、刮板和從動輪組成，電機經傳動鏈帶動主動輪，主動輪帶動刮板，刮板帶動從動輪運行，由運行的刮板輸送除塵灰。其中物料輸送系統中的皮帶輸送系統是非常重要的設備，由電機、聯軸器、減速機、主動輪、皮帶和從動輪組成；聯軸器之間由尼龍棒連接，電機經聯軸器帶動減速機，減速機帶動主動輪，主動輪帶動皮帶，皮帶帶動從動輪，由運行的皮帶輸送物料。除塵輸送系統和皮帶輸送系統運行的好壞，直接影響了生產、環境和職工的健康。

1 原輸送系統存在的問題

目前采用的除塵輸送系統在工作時，由于機械或備件質量及安裝的原因，常發生刮板機傳動鏈或刮板斷裂脫落故障，本級輸送系統立即停止運行，造成跑灰、堵灰、漏灰，但此時本級除塵輸送系統的電機仍在繼續運轉，電機空載運行，而其他層級的輸送系統也都在運行。雖然除塵輸送系統的電機采用了電氣聯鎖控制，但電氣聯鎖控制只是控制電機的運行狀態，只要電機在繼續運行，系統就認為該臺除塵輸送系統仍處于正常運行狀態。與此類似，皮帶輸送系統在運料過程中，也常發生皮帶輸送系統減速機一段軸折斷或聯軸器的尼龍棒折斷故障，本條輸送系統皮帶立即停止運行，造成跑料、堵料、漏料，但此時本條皮帶輸送系統的電機仍在繼續運行，亦電機空載運行，而其他層級的皮帶輸送系統仍都在運行。并且皮帶輸送系統電機的電氣聯鎖控制方式同除塵輸送系統電機采用的電氣聯鎖控制方式相同。此類故障不被控制系統檢測，不受系統電氣控制，主控室控制畫面上仍顯示輸送系統正常工作的狀態。當發現故障時，現場灰、料已經堆積如山，并產生二次揚塵，造成環境污染嚴重后果的同時，增加了職工的勞動強度，危害了職工的身心健康，甚至會造成生產停滯。

2 解決問題的方法

2.1 實施方案的選擇

原來采用的輸送系統沒有斷帶保護功能，其主接觸器控制回路只有電機短路、欠電壓及過載保護功能。當除塵輸送系統刮板機傳動鏈或刮板斷裂脫落、皮帶輸送系統減速機一段軸折斷或聯軸器尼龍棒折斷時，電機繼續空載運行，此時電機的控制系統不能起到應有的保護作用，系統仍被認為是在正常工作狀態，故障信息不能及時反饋。

針對此故障現象，經理論研究設計并結合現場的實際解決此類故障問題，主要應從電氣控制方面著手，增加電氣控制功能。當發生除塵輸送系統刮板機傳動鏈或刮板斷裂脫落、皮帶輸送系統減速機一段軸折斷或聯軸器的尼龍棒折斷故障時，雖然主動輪仍空載運轉，但除塵輸送系統和皮帶輸送系統的從動輪是不運轉的，所以發生故障時通過從動輪的狀態信息來控制電機使之停轉，就能解決跑灰、堵灰、漏灰和跑料、堵料、漏料事故，解決二次揚塵、污染環境、生產停滯等一系列問題。基于這種情況，經研究試驗，可采用智能速度打滑檢測儀測量從動輪轉速的方法，控制除塵輸送系統和皮帶輸送系統電機的運行狀態，達到了良好的效果。

2.2 實施原理

2.2.1 電氣控制系統的組成

原除塵輸送系統和皮帶輸送系統電氣控制回路是由轉換開關、按鈕、主接觸器、過熱繼電器、PLC 控制觸點等元件組成（圖1），系統的保護裝置僅是針對電機實施的短路保護、欠電壓保護及過熱保護。停止按鈕為SB2，啟動按鈕為SB1，主接觸器為KM，過熱繼電器為KH，PLC 控制觸點為K。主接觸器KM 的輔助常開觸點與啟動按鈕SB1 并聯后與停止按鈕SB2 串聯，再與PLC 控制的常開觸點K 相并聯，最后與主接觸器KM 的線圈及過熱繼電器KH 的輔助常閉觸點相串接。

圖1 原輸送系統電氣控制回路原理

該系統通過在主接觸器控制回路中設置了轉換開關SA，使主接觸器控制回路同時具有手動控制和自動控制的切換功能。當轉換開關SA 的1、2 點接通時為手動控制狀態，通過啟動按鈕SB1 控制電機啟動。當轉換開關SA 的3、4 點接通時可通過PLC控制的常開觸點K 的閉合或斷開狀態，進而控制電機啟動。

現除塵輸送系統和皮帶輸送系統電氣控制回路是在原有電氣控制回路的基礎上增設了輸送系統斷帶保護功能（圖2），為實現該輸送系統的斷帶保護功能，電氣控制系統增加了智能速度打滑檢測儀和時間繼電器裝置；智能速度打滑檢測儀包括控制板、接近開關和第一繼電器；接近開關連接控制板，控制板連接第一繼電器的線圈。第一繼電器為SDJ，時間繼電器為SJ。

圖2 現輸送系統電氣控制回路原理

在原來的基礎上，增加的第一繼電器SDJ 的常開觸點與增加的時間繼電器SJ 的延時斷開常閉觸點并聯，再與主接觸器KM 的線圈以及過熱繼電器KH 的輔助常閉觸點相串接，最后與增加的時間繼電器SJ 的線圈相并聯。時間繼電器SJ 的作用是電機在啟動過程中短時接通，幫助電機完成啟動；第一繼電器SDJ 的作用是通過接收接近開關的信息反映從動輪的運行狀態，在啟動完成電機達到正常轉速后，控制主接觸器KM 的線圈得電或失電，從而控制電機處于正常工作或停轉狀態。

2.2.2 檢測控制原理

本輸送系統斷帶保護裝置，通過智能速度打滑檢測儀的接近開關檢測從動輪的轉速，控制板將從動輪的轉速與預定轉速進行比較，控制板根據比較結果控制第一繼電器SDJ 的線圈的得電或失電狀態。

在正常運行狀態下，從動輪也正常運轉，接近開關檢測到從動輪的轉速正常，控制板輸出信號，從而控制第一繼電器SDJ的線圈得電，進而控制主接觸器KM 的線圈得電，主回路中主接觸器的主觸點閉合，電機正常運行，除塵輸送系統和皮帶輸送系統正常工作；當發生除塵輸送系統刮板機傳動鏈或刮板斷裂脫落、皮帶輸送系統減速機一段軸折斷或聯軸器的尼龍棒折斷故障時，從動輪不運轉，接近開關檢測不到從動輪的轉速，控制板輸出信號，從而控制第一繼電器SDJ 的線圈斷電，進而控制主接觸器KM 的線圈斷電，主回路中主接觸器的主觸點斷開，電機停轉。由于輸灰和輸料系統的電機電氣控制回路是聯鎖控制的，此設備電機停轉，前道工序的設備便會全部停轉，從而保證輸送系統停止放灰和或放料，避免了除塵輸送系統跑灰、堵灰、漏灰和皮帶輸送系統跑料、堵料、漏料的事故，造成二次揚塵、污染環境、生產停滯等后果。

2.2.3 檢測控制過程

電機啟動前，從動輪轉速為0，第一繼電器SDJ 的線圈無電，其常開觸點處于斷開狀態，時間繼電器SJ 線圈也無電，其延時斷開觸點處于閉合狀態。當按下啟動按鈕SB1 時，主接觸器KM 的線圈經時間繼電器SJ 閉合的延時斷開觸點構成回路而得電，其主觸點閉合，電機運轉；同時，時間繼電器SJ 線圈得電。剛啟動時，從動輪轉速低于預定轉速，此時第一繼電器SDJ 的常開觸點仍然處于斷開狀態，而時間繼電器SJ 延時斷開觸點仍處于閉合狀態；當從動輪的轉速到達預定轉速時，控制板控制第一繼電器SDJ 的線圈得電，第一繼電器SDJ 的常開觸點閉合，之后時間繼電器SJ 的延時斷開觸點斷開（這里時間繼電器SJ 的延時時間設置必須保證其延時斷開觸點在第一繼電器SDJ 的常開觸點可靠閉合之后斷開），此時主接觸器KM 的線圈經第一繼電器SDJ 已經閉合的常開觸點構成回路繼續得電，電機完成升速至穩定運行。當發生除塵輸送系統刮板機傳動鏈或刮板斷裂脫落、皮帶輸送系統減速機一段軸折斷或聯軸器的尼龍棒折斷的故障時，從動輪轉速降低直至停止轉動，接近開關檢測的實際轉速低于預定轉速，控制板控制第一繼電器SDJ的線圈失電，第一繼電器SDJ 閉合的常開觸點便斷開，使串接的主接觸器KM 的線圈失電，進而主接觸器的主觸點斷開，使電機停轉，從而避免電機的空載運行。

2.3 制作安裝

該輸送系統斷帶保護裝置接近開關通過用L50×5 的角鋼安裝固定在輸送系統從動輪的箱體上，在從動輪軸心處固定有配合接近開關檢測的U 形鋼筋。用M12×100 mm 的螺栓一頭焊接在從動輪軸心處，用Φ6 mm 的鋼筋制作成U 形鋼筋，并焊接在螺栓上，U 形鋼筋的長度可根據現場實際位置設定。U 形鋼筋采用十字交叉的方法進行焊接，以提高測量轉速，并調整好接近開關和U 形鋼筋的檢測距離。

在該輸送系統增加的裝置中，智能速度打滑檢測儀斷帶保護功能裝置和時間繼電器安裝在一個操作箱內，操作箱固定在從動輪附近防潮防振的地方。

3 結束語

原有除塵輸送系統和皮帶輸送系統電氣控制技術，對發生刮板機傳動鏈或刮板斷裂脫落、減速機一段軸折斷或聯軸器的尼龍棒折斷時的故障起不到應有的保護作用，每年需要多次修復、更換除塵輸送系統刮板機傳動鏈或刮板及更換皮帶輸送系統減速機；發現故障時現場已經堆積如山，灰塵、物料必須人工進行清理，造成環境污染、生產停滯，社會影響較大。現采用的輸送系統斷帶保護裝置在實踐中的應用解決了此類故障問題，降低勞動強度，保證職工身心健康，減少設備備件費用，應用效果良好。此種輸送系統斷帶保護裝置已獲得了國家實用新型專利，不僅能應用于本文案例中，也能應用于類似的輸送系統中。