带式输送机打滑保护装置分析

杨 军

（山西宁武榆树坡煤业有限公司， 山西 宁武 036700）

引言

煤炭是国民经济发展不可或缺的重要能源，与社会经济发展和民众日常生活都有密切联系。随着近年来国内煤炭企业重组和去产能化进入新阶段，煤炭供给结构逐步优化，生产效率不断提高。带式输送机是煤矿运输常用的一种机械设备，其运行状态直接影响煤矿企业生产效率。运行过程中经常存在带式输送机打滑跑偏等问题，特别是输送机重载启动状态下，胶带可能张紧不及时，或由于张紧力不足而引起胶带打滑问题。胶带打滑会引起驱动滚筒和胶带磨损，甚至会造成断带以及火灾等生产事故。因此在设计或者使用带式输送机时，配备性能可靠的打滑保护装置是极为必要的。

1 常见的两类打滑保护装置

目前比较常用的带式输送机打滑保护装置分为两类，一类为接触式，另一类为非接触式，其中前者应用较后者更为普遍。

1.1 接触式打滑保护装置

该装置作用原理如下：当主电机启动，带式输送机开始运转后，PLC控制模块将收到主电机运行的信号反馈，在3～5 s间隔后将收到胶带转动的信号反馈，该信号由打滑保护开关提供。倘若PLC控制器未能按时收到胶带转动的反馈信号，则会判断胶带打滑故障并发出警报和指令，终止主电机工作，从而实现打滑保护的功能[1]。

带式输送机所用的打滑保护开关，其信号输出主要依赖胶带运动牵引保护开关的滚轮转动，具体如图1所示。

图1 带式输送机接触式打滑保护装置

电机启动后，带式输送机胶带开始运转并驱动打滑保护装置与胶带接触部分的滚轮，滚轮的转动速度由保护装置内部电路元件负责采集，并与芯片内预设的滚轮转速进行对比，最终对带式输送机运行状态做出正确判断。倘若胶带运行速度与预设速度不匹配，通常是处于额定速度70%～80%的情况下，打滑保护装置就会自动做出判断并发出指令，PLC模块收到信号反馈，向带式输送机主电机发出断电指令并紧急停车，由此发挥打滑保护功能[2]。

接触式打滑保护装置存在以下缺点：其一，长时间以极高速度运行，滚轴和滚轮损伤难以避免，引起保护装置故障失灵等问题几率较大。其二，保护装置内设电路芯片所预设的滚轮转速无法调整，所以单一保护装置只能应用于速度相同的带式输送机，而非任意拆卸调换[3]。其三，从启动、加速到预设速度，带式输送机运转有相应的加速时间，倘若打滑保护装置在主电机启动时就随同运转，而胶带速度在启动初始阶段的速度偏低，可能引起打滑保护装置误判的问题，从而发出错误警报，切断主电机电源，带式输送机也就难以正常启动。所以在设计时打滑保护装置的投入使用时间最好是带式输送机正常启动并加速至预设速度后。如上所述，带式输送机启动后，打滑保护装置通常延时3～5 s后启动，这一设置对于短距运输的带式输送机尚可，但是长距运输的情况下，输送机启动时间明显超过5 s，所以打滑保护装置开始运行的时间也随之延后。而带式输送机出现打滑故障多见于重载启动时，此种状态下打滑保护装置难以及时投入使用，也就难以发挥应有的保护作用，这显然不利于输送机的正常作业和安全运行。其四，倘若输送机胶带和保护装置滚轮之间接触不严，压力不足，就可能导致滚轮打滑、丢转，进而引起保护装置误动作[4]。

1.2 非接触式打滑保护装置

该装置主要分为接近开关和感应模块两个部分，如图2所示。

图2 非接触式打滑保护装置结构示意

感应块为圆柱形金属块，参数为Φ30mm×20mm，以360°圆周的方式将感应块以2～8等分与机头从动滚筒端面焊接在一起，注意排列中心应保持与滚筒中心同心。机头从动滚筒旁支架为接近开关安装位置，合理控制感应块和接近开关之间的距离，一般保持在5～10 mm范围内，具体情况应结合开关灵敏度，注意不丢失信号并且不出现碰撞即可[5]。

非接触式传送带打滑保护装置的工作原理如下：带式输送机启动后，接近开关负责提供运转信号，即接近开关负责检测滚筒转动频率，用于测定胶带运行速度，然后反馈至控制端，因为从动滚筒直接驱动胶带，因为滚筒线速度等于胶带线速度。当从动滚筒处于旋转状态下，感应块每次经过接近开关，接近开关就会闭合并且输出脉冲信号一次。倘若脉冲信号的接收时间间隔超出预设值，则说明从动滚筒转速明显低于预设速度，此时PLC控制模块判定胶带打滑，发出断电指令使主电机停车。

非接触式传送带打滑保护装置的应用优势如下：一是胶带转动时，打滑保护装置是静止的，器件损耗较小，不易损坏；二是检测人员可灵活调整检测速度范围，可调速度通常设定在0.04～99.99 m范围内，这就有效解决了接触式保护装置开关的互换性难点；三是采用感应块的方式计速，不易丢转，具有较高的应用性。

虽然非接触式传送带打滑保护装置有诸多应用优势，但该装置仅用于判定带式输送机有无打滑问题并及时作出保护动作，仍未解决启动状态下打滑保护装置无法投入使用的问题。

2 针对带式输送机防打滑装置的改进

考虑到以上两种打滑保护装置的优势与缺陷，本文尝试设计了一种改进型打滑保护装置，其运行模式与原理比较接近非接触式打滑保护装置，依然通过具有良好可靠性的接近开关进行信号采集和反馈，信号采集原理参照非接触式打滑保护装置，另外分别在输送机从动滚筒以及驱动滚筒上安装接近开关，具体设计结构如图3所示。

图3 改进型防打滑保护装置

经过相应的改进，该打滑保护装置主要是通过驱动滚筒、从动滚筒上安装的接近开关采集胶带运行速度，将开关1和2的采集信息互相对比，从而测得胶带运行速度与驱动滚筒实际运转速度，而非像以上两种打滑保护装置以预设速度作为参照来评估胶带运行速度[6]。这种情况下带式输送机启动初始阶段的运行速度即便低于预设速度，也可以避免打滑保护装置误报警问题，而打滑保护装置在启动初始阶段即可投入使用，这样一来带式输送机启动阶段亦可得到有效的防滑保护。

3 结语

在带式输送机运行保护措施中，配备防打滑保护装置是比较重要的一种，无论是在设计方面或者使用过程中都应给予充分重视。基于带式输送机两种打滑保护装置的优缺点，针对打滑保护装置做出上述改进，实现了从启动阶段到故障警示停车全过程的无间隙防打滑检测与保护，为带式输送机运行的可靠性与稳定性提供了必要保障，同时也更有利于打滑保护装置的设计选型。通过进一步的功能完善，带式输送机现场使用效果得到提升，打滑故障明显改善。