长距离大运量带式输送机的优化设计

长距离大运量带式输送机的优化设计

熊文娟

四川省自贡运输机械集团股份有限公司  643000

摘要：长距离大运量带式输送机是实现长距离散装物料运输的关键设备，以其高速、大运量、克服困难地形等突出特点，在电厂、建材、冶金、煤矿、港口、化工、粮食运输等方面得到了广泛的应用。随着我国产业的快速发展，带式输送机的设计和制造技术也在不断提高，但其动力问题也日益突出，因此，为使其经济性能更合理，布置形式更优化，必须采用更为先进、可靠的设计手段，对其进行深入的分析，以达到最佳的性能。

关键词：长距离；大运量；带式输送机

引言

近几年，国内出现了一批具备一定生产能力的带式输送机，其设计和制造技术已达到世界领先水平。以带式输送机为例，已进入了一个新的发展阶段，随着市场规模的扩大，单机产品将会朝着高带速、长距离、大功率方向发展，产品种类也会越来越丰富。

一、长距离、大运量带式输送机关键技术的分析

（一）带式输送机的基本组成

带式运输机由输送带、传动装置（电动机、减速器、软启动器、制动器、联轴器、逆止器）、传动滚筒、改向滚筒、托辊组、拉紧装置、机架、清扫器、漏斗、导料槽、安全保护装置、电气控制系统等[1]。

（二）新型带式输送机驱动组合及其控制过程

大部分的带式输送机的传动部件组合形式如下： 电机-限制矩形液力耦合器-制动器-减速器-传动滚筒；电机-永磁耦合器-制动器-减速器-传动滚筒；电机-液体粘性软起动器-减速器-制动器-传动滚筒；永磁直驱电机-制动器-传动滚筒；变频电机-联轴器-减速器-制动器-蛇簧联轴器-传动滚筒；电机-CST可控启动传输系统-联轴器–制动器-传动滚筒；电机-电气软起动-联轴器-减速器-制动器-传动滚筒；

二、带式输送机电控系统的整体优化设计

（一）PLC的程序概述

随着电力电子技术的不断发展， PLC在带式输送机的电气控制中得到了广泛的应用。以 PLC为控制器，可以完成以上各项功能，且故障少、维修方便、可靠性高；可在不需特别防护的条件下，适应高温度、高粉尘作业环境；该程序具有简单易懂、易于操作、体积小、能耗低、环境友好等特点。

（二）冗余热备控制网络

为确保该装置的运行安全、可靠，本文提出了一种基于硬件介质的双重冗余余热备控制系统，以确保远程输送系统的安全、可靠的运行。

硬件方面，在装置的前、后两个电源间分别配有一组冗余 PLC及一台操作台，在正常运行时，每台电源均有一台主要 PLC，一台后备 PLC。一个电源机房的 PLC全部故障后，可以进行联网开关，并通过没有破坏电源机房的 PLC对其进行控制。在上位计算机中，首末站的操作员可以进行同样的权限操作，实现一台机器就可以进行设备的控制。

在传送媒介上，使用冗余的光纤网络，以确保在一条通信媒介被切断时，自动转换另一条信道进行数据传送。该系统还具备自检、自修正等特点，使得传输更加稳定可靠，是今后传输线路发展的必然趋势，并可极大地降低因故障引起的设备故障。

（三）操作站

第一，集中控制。集控模式是将工厂的中央控制系统发送启动和停止命令给传送设备的控制系统，在此状态下，除了工作状态选择命令外，其它的都是无效的，但是可以监测数据。在此工作条件下，输送机与上游、下游设备连锁，并有效地保护了输送机。“允许启动”指令必须经由通信连接传送至传送带，传送控制室收到指令后，在准备就绪后，将“备妥”指令传送至工厂的中央控制装置，以便中心控制方能发出“启动”指令。OLC可以按照中央控制系统的启动、停止、紧急停止指令，将准备好的、运行的、故障的输送带的状态发送到工厂的中央控制室，在输送带的控制模式为集中控制的情况下，全部的机电保护都要投入运行。电子控制设备和上层控制站的通信是由通信模块完成的[2]。

第二，自我控制。操作人员可以通过传送设备，自动启动和停止设备， PLC根据程序自动启动和停止设备，这样的工作状态下，输送机和上游设备连锁，并能有效地保护和连锁。“允许启动”的指令，由工厂的中央控制室发出，输送带收到指令后，一旦准备就绪，就会将“备妥”指令发送至工厂终端控制室，由操作员在操作台发出“启动”指令，并将“正在进行”的状态发送至工厂终端控制室。这种方式依然具备中央控制的多种功能，向监测系统发送本地信息，并与上游设备保持联系和关闭。当带式输送机处于自动控制状态时，所有的安全防护设备都能正常工作。

第三，保养和维修。这种方式用于调试或者设备维修，输送机旁的启动和停止按钮可以被使用。在这种控制模式下，电机可以起动或停机。在试车过程中，必须点动电机按钮来判断其运行的方向。确保各电机工作状态良好，运行方向一致。

第四，低速运转。工厂的中央控制系统或传送控制系统会给变频调速系统下达验带操作命令，变频调速装置按验带模式工作。带式输送机在此工况下，输送带速度缓慢，主要适用于低速校验皮带，或按运输量的需要，减低皮带速度。

第五，闭锁方法。带式输送机在停机时无法起动。

（四）安全保护系统

该安全保护系统包括：拉绳开关、一级跑偏保护、二级跑偏保护、撕裂保护、打滑保护、堵塞保护、减速机超温保护、主电机和变频装置的电气保护。安全防护体系能有效地确保设备的安全和高效运转，对操作和维修人员的人身安全起着至关重要的作用[3]。

第一，智能的双向拉绳开关.该装置用于对处于运转中的装置进行紧急停车，并沿着输送机头和尾部300米的距离设置在机架的两侧，每40米处设置一个拉绳开关。当带式输送机发生故障或有相关人员在场时，可以拉下输送机两侧的钢丝绳，一旦操作，该装置就会立即停止工作，不能重新启动。

第二，智能的跑偏开关.在输送机头部、尾部及其它需要监控皮带跑偏的部位，按皮带跑偏的轻重，可分为两个等级，一次轻微跑偏会发出警告，二次严重跑偏皮带机会紧急停车。

第三，速度检测装置。对带式输送机的运转进行了检测，避免了皮带的打滑而导致的事故。

第四，堵塞保护装置。在料斗出现堵塞的情况下，探测器会发出警报，避免出现堵料事故。

第五，纵向撕裂保护装置。带式输送机出现断裂，是一种严重的事故，纵向撕裂保护装置主要是为了防止胶带的进一步破损、纵向撕开、装置紧急停止，避免了更大的经济损失。

（五）故障诊断系统

为确保设备的高安全性和操作人员的工作安全，本系统在设计中充分考虑了断电、断线、干扰等因素对设备的影响，并加入了故障预判的功能。

第一，故障预诊断，通过分析驱动的实时数据，预测可能发生的意外，提醒维修人员在现场要注意的事项，以防止事故对设备的影响。

第二，采用了抗干扰的方法，使数据的采集更为稳定、可靠。

第三，断开保护功能，在断开的情况下，实现对设备的逻辑控制。

第四、断电保护功能，当某个线路的断电装置被切断时，实现了安全的关停和报警。

结语

随着大规模、高效、高产量的煤矿开采，对长距离、大运量、大功率带式输送设备的需求日益增加，短距离输送带式输送机已经无法适应大运量、大运量、长运距、大运量的输送方式。

参考文献：

[1] 付丽红. 长距离大运量带式输送机的优化设计及改进措施[J]. 中小企业管理与科技,2014(1):314-315.

[2] 何伟. 关于大型带式输送机优化选型设计问题的探讨[J]. 江苏煤炭,2003(2):18-19,37.

[3] 王纪东. 带式输送机启动阶段的优化设计[J]. 机械管理开发,2020,35(11):28-29,106.