带式输送机保护控制系统的研究

【摘要】1、带式输送机保护控制系统的基本结构 （1）主机：主机是一个长方形箱体，由钢板焊接而成，隔爆性能符合有关规定，它分为两个腔体—隔爆腔和本安腔。隔爆腔有电源变压器和本安电源...

【摘 要】随着煤矿机电一体化水平的不断提高，煤矿井下带式输送机使用越来越广泛，台数越来越多，运距越来越长，在带式输送机的使用过程中经常出现一些故障，影响煤矿生产和安全。为了避免这些事故的发生，就需要对带式输送机保护控制系统进行研究。

【关键词】带式输送机；保护控制；安全

一、前言

带式输送机是一种由摩擦驱动而引起连续动作的运输机械。它具有运输能力大、工作阻力小、运输距离长、使用寿命长，且运输过程中破碎性小、噪音低、安全可靠等优点，因此是煤矿井上井下广泛使用的运输设备之一。但带式输送机的使用过程中经常出现一些打滑、跑偏、堆煤、烟雾、超温等故障，给国家和人民造成了严重的损失和伤害。因此，保证带式输送机的安全运输是煤炭的安全生产的前提。目前，我国已经先后研制出多种带式输送机综合保护与集中控制装置。它由各种传感器和集中控制台构成，可实现低速、超速、断带、纵向撕裂、堆煤、跑偏、急停、烟雾、温度等保护，并可进行洒水降温。它具有胶带运行速度、紧急停车开关动作位置、跑偏开关动作位置等显示功能以及各种设备工作状态及故障状态的显示，可配合CST等软启动系统工作，同时能对主电动机、给煤机和闸电动机等设备实施控制和保护。煤炭生产能力的逐步提高，使得带式输送机的输送能力范围逐步提高，带式输送机保护控制系统的研究成为安全运输的必然选择。

二、带式输送机保护控制系统的注意事项

1、带式输送机保护控制系统的基本结构

（1）主机：主机是一个长方形箱体，由钢板焊接而成，隔爆性能符合有关规定，它分为两个腔体—隔爆腔和本安腔。隔爆腔有电源变压器和本安电源电路板。隔爆腔体两侧设有喇叭口，分别为：交流36V或127V电源输入口，执行继电器接点输出口及闸继电器接点输出口，洒水电磁阀控制继电器接点输出口，张紧绞车控制继电器接点输出口和跑偏控制继电器接点输出口。进出线口一般有两种：喇叭口、航空插头接口。喇叭口需要打开装置才可接线，操作复杂。航空插头可方便腔体内外的连接，只需在整机装备时把需要与外部连接的线焊接在航空插头上即可。所以本设计采用航空插头接口，可方便安装。（2）传感器及电磁阀：1）速度传感器：带式输送机保护控制系统中用于速度的检测。2）温度传感器：带式输送机保护控制系统中用于温度检测。3）烟雾传感器：带式输送机保护控制系统中用于烟雾浓度的检测。4）堆煤传感器：带式输送机保护控制系统中用于堆煤位置的检测。5）跑偏传感器：带式输送机保护控制系统中用于跑偏位置的检测。6）撕裂传感器：带式输送机保护控制系统中用于撕裂检测。7）张紧力传感器：带式输送机保护控制系统中用于张紧力检测。8）急停开关：带式输送机保护控制系统用于紧急停车。9）电磁阀：带式输送机保护控制系统中用于洒水。10）粉尘传感器：带式输送机保护控制系统中用于粉尘浓度的检测。

2、带式输送机保护控制系统主要特性

l）采用微电脑芯片作为核心控制器件，系统功能强，控制更具灵活性。且本系统基于DSP和单片机双CPu的硬件平台，进一步提高了带式输送机保护控制系统的精度和可靠性；2）采用液晶显示器作为显示器件。可显示带式输送机的各种状态，且通过控制按钮可以对各种预警状态进行设置；3）保护能力强大。具有九大保护：速度保护、堆煤保护、跑偏保护、烟雾保护、温度保护、沿线紧急停车、撕裂保护、张紧力保护、粉尘保护；4）可集中控制或手动控制，具有联锁保护功能，当出现事故时，可联锁停机，实现自动控制多台控制设备，保证了整条流水线的统一操作；同时实现了对带式输送机的自动控制，运用张紧绞车和自动纠偏装置调整带式输送机，使故障自动消除；5）通讯功能完备。可语言预警及事故语言报警，语言报警能报出故障的性质；6）抗干扰能力较强。对于多个传感器系统，提出了传感器管理及信息融合的方法，得出状态的最优估计。

3、带式输送机保护控制系统的工作原理

l）保护单元。外部传感器送来的开关量信号经IO口送入DSP微处理器，输入信号为低电平时DSP输出控制信号控制执行继电器动作，同时发出相应的信号至语音芯片，语音信号经功放电路放大后驱动扬声器报警。外部传感器送来的模拟量信号经DSP内部模数转换模块，送入DSP微处理器，DSP输出数字信号给显示电路供液晶显示器显示，输入信号超限时DSP输出控制信号控制相应的执行继电器动作，同时发出相应的信号至语音芯片，语音信号经功放电路放大后驱动扬声器报警。2）控制单元。带式输送机保护控制系统的控制方式有单台操作和集控方式。由集控开关选择控制方式，当集控开关未按下时，选择单台操作方式；当集控开关按下时，选择集控方式。3）张紧控制和跑偏控制。①当带式输送机的张紧力超过初始值时，DSP接收到张紧超出的信号，先判断出张力的值是大或者是小，根据其大小DSP输出控制信号，则其相应的执行继电器动作，以调整带式输送机的张力。②当带式输送机跑偏时，DSP接收到跑偏信号，判断其跑偏的状态，左跑偏或者是右跑偏，DSP输出控制信号控制，其相应的执行继电器动作，调整带式输送机使其达到正常状态。4）语音报警单元。话筒声音信号经滤波后送至功放后经扬声器送出话音信号，同时由于音频线各台均相接，故各台的扬声器均发出放大的语音信号。

4、带式输送机保护控制系统的主要用途

（1）保护控制功能：1）速度保护：除了启动和停止状态下，当输送带速度在10s内均在额定带速，或带速小于等于额定带速的50%，或带速大于等于额定带速的110%时，主机将中止带式输送机的运行，同时报警及显示。2）堆煤保护：当煤位传感器触杆的偏转角达到15度以上，主机将停车，实现堆煤保护，并报警及显示。3）跑偏保护：当系统发生跑偏时，控制跑偏调整的继电器吸合，自动纠偏装置开始调整带式输送机的状态，直到输送机处于正常状态。当跑偏传感器探杆的偏转角度较大，主机将停车，实现跑偏保护，并报警及显示。4）烟雾保护：当被监测的环境中烟雾浓度设定值时，主机将控制电磁阀洒水减少烟雾，并立即停车、报警及显示，实现烟雾保护。5）温度保护：在测温点温度传感器的测温头测到的温度超过设定值时，主机将控制电磁阀洒水降低温度，并立即停车、报警及显示，实现温度保护。6）急停保护：双向急停开关在任何一边的拉线上施加力，使开关的输入接点接通，主机将立即停车，并报警及显示，实现紧急停车功能。7）张紧保护：当张紧传感器检测装置检测到皮带松时，控制紧绞车的继电器吸合，使张紧装置拉紧皮带；反之，皮带过紧时，控制张绞车的继电器吸合，使张紧装置放松皮带，从而有效的控制皮带机的张紧程度。当故障时，主机将停车，并报警及显示，实现张紧保护。8）撕裂保护：当撕裂传感器检测到皮带撕裂时，主机将停车，并报警及显示，实现撕裂保护。9）粉尘保护：粉尘浓度超过设定值时，主机控制电磁阀洒水降低粉尘浓度，并立即停车、报警及显示，实现粉尘保护。

（2）控制功能：l）集中控制。正常启动：当多台装置联机并置于集控方式，首台有起车命令时，首台（或前台，下同）起车，并输出控制信号，下一台接收到控制信号后延时起车，且延时期间具有预警功能，同时对全线的系统状态作对位显示。正常停车：首台输送机停机时，输出停机控制信号，控制下一台输送机联锁停机。故障停机的那一台向全线送出故障语音报警信号，并作对位显示。同时，此台机处于故障自锁状态，只有按下故障机的停车按钮使故障解除，带式输送机才可接受起车信号。2）单台操作功能。当装置为手动工作方式，即作为单台使用时，其启动和停车受自身的控制。

5、带式输送机保护控制系统的实现方案

带式输送机保护控制系统采用双CPU的设计平台，其中主控板的CPU采用是TMS320LF2407型DSP芯片，显示板采用AT89c51，且由此构成的电路，集测量、通讯、显示、保护、控制等功能于一体。各传感器检测到的皮带机煤位、跑偏、张紧力、温度、烟雾、撕裂、速度、浓度和急停的状况送给DSP，DSP根据所采集的信息进行分析、判断，当出现故障后，发出指令保护和控制皮带机的运行状况，并声光语言报警。单片机通过人机接口按钮来输入所设定的参数，并把数据送给DSP，DSP将此数据与传感进行比较，当超限时对皮带机进行保护，并声光语一言报警。显示器来显示所设定的参数，并显示各种工作状态和故障报警的类型。整个系统包括三个部分：电源部分、DSP作用的主控部分、单片机作用的显示部分。由于井下供电一般为127V或36V，所以需要把127V或36V电转化为供电路所需的12V。DSP用于数据的采集、运算和处理，通过接收传感器传送的信号分析故障，并作出指令控制皮带机的状态。系统的软件设计采用DSP和单片机双处理器构建的，所以在软件上也分为两部分：DSP的软件设计和单片机的软件设计。DSP软件设计主要包括：数据的采集、信息融合及处理、和单片机进行通讯，并在带式输送机故障时运行保护动作及报警。单片机软件设计主要包括按键输入、液晶显示及与DSP进行通讯。

三、结语

总之，带式输送机是煤矿生产运输的主要设备，其发生故障必然会直接影响煤的产量。带式输送机保护控制的主题始终是切实保证安全和机械设备的可靠运行。具有潜在故障自动消除功能的带式输送机保护控制系统是其发展的必然方向。

参考文献：

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[2]李辉等.带式输送机张紧保护装置的研究设计[J].煤炭工程，2007，（5）

[3]高付强.带式输送机常见故障的分析和预防措施[J].中国科技博览，2009，（18）