带式输送机高效防滑装置改进方案

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在煤矿公司的采媒工作全过程中，皮带输送机是一种较为普遍的运载工具，传动带运载工具不但具备极强的输送量，并且在运送原材料的全过程中摩擦阻力较为小，耗能较为低，可以保持长距离运送，并且传动带运送的操作过程全过程比较简单，不容易占有很多驾驶员职位，因而，许多厂矿企业都将传动带运送当做关键的运输工具。

一般来说传动带运送的跑偏保护器都是采用伺服电机来开展速率传感技术的检测，在具体的运送全过程中，根据PLC监视系统旋转速率，向系统软件传出跑偏的继电子信号，随后根据系统软件中主从关系机运作的速率差来分辨跑偏常见故障。传统式皮带输送机因为先进设备相对落后，平时的管理方法、维护保养工作中都不及时，造成传动带常有跑偏的状况，因而，务必对于这种情况提高其跑偏设备的可信性。

1、皮带运输机打滑的原因分析

在煤矿井下作业过程皮带运输机运输回头煤、淤煤的过程中由于负荷过大，导致运输及驱动装置提供的牵引力F不能完全抵消大载荷带来的阻力Ff，因此皮带出现打滑现象，其公式表示如下：
 

由此可知，在皮带运输机工作过程中，驱动滚简上部以及下部皮带的张力、皮带与滚筒之间的摩擦系数以及运行的倾斜角等对皮带打滑都有很大的影响。

在实际生产过程中，一旦出现皮带打滑的现象，就很可能会导致皮带驱动滚筒停止工作，甚至会在瞬间出现抱死现象，导致皮带出现断裂、跑偏等现象，而且还会产生严重的磨损问题，这对皮带使用寿命有非常严重的影响。如果皮带发生了抱死现象，会导致摩擦力瞬间急剧增加，引发皮带着火，为煤矿的生产开采埋下安全隐患。

2、传统装置的特性

在传统模式下为了防止皮带出现打滑现象，往往会针对皮带运输机的主从滚筒进行运行速度比值的提前设定，让其实现同步运行，这样就能有效减小速度差，以此来实现防滑。在防滑系统中经常会用到磁电式以及接触式传感保护模式，但是这两种保护模式存在以下一些缺陷：

①一旦皮带在滚动过程中出现偏差就会导致运输过程中读数存在误差；

②现有皮带的操作调节主要依靠变频器来实现挡位自动调整，而主从滚简进行了速度预设，因此，挡位自动变换过程中会导致系统处在失速状态，并将这种状态判断为打滑，引起系统运行故障。

3、防滑保护装置改进方案

3.1检测方案

鉴于传统保护装置凸显出来的问题，针对滚筒运行速度以及方向的监测主要采取了增量式旋转编码器，对滚筒的运行状况进行了直接测量，其测量计算公式如下：
 

图1所示为编码器的布置图，在皮带运输机运行的过程中，运输机上设置的5个编码器同步进行测速，如果出现皮带打滑的现象，在皮带上面安装的1~3号编码器就会与滚筒上编码器的运转速度形成差值，触发系统中的报警装置，皮带就会立刻停止运转。
 

3.2增量式编码器工作原理

编码器的主要作用就是完成信号的转换以及编制，最终向外输出可以进行传输、存储的信号。按照工作原理的不同可以将编码器分为增量式以及绝对式。增量式编码器可以实现位移信号跟电信号之间的转换，另外还可以将电信号转换成可实现计数的脉冲，通过对产生的脉冲计数后就能判断其位移量的大小。

在皮带运输机防滑装置中应用的增量式的编码器能够同时针对皮带的角度以及角速度进行监测，操作流程简单，具有较高的灵敏度和性价比。图2所示为增量式编码器产生信号的波形图。
 

增量式编码器的基本工作原理是根据光电转换原理将信号转换成方波脉冲。其实际使用寿命以及抗外界干扰的能力非常强，能够实现高精度的测量工作，占用的体积也比较小，最主要的是其信号波形不会因为分辨率出现变化而改变，能够保证系统信号传输的稳定性，避免出现系统误判的现象。

3.3系统工艺

系统的监测部分主要包括主程序以及终端程序两个流程，系统启动后，主程序会自动采集运行数据并完成数据的计算分析，然后根据数据分析结果来判断系统运行是否达到了提前设定的最大值，如果与设定最大值吻合，就会立即启动断电程序，皮带就会停止运转，在经过细致的分析后找出皮带打滑的具体部位，并采取相关措施进行处理，充分保证安全性后，就可以将皮带进行复位，然后系统可以继续运行。

编码器将系统运行信号传输到PLC系统后，PLC会立即进行脉冲信号分析处理，通过计算皮带运输机不同部位的运转速度差值来判断皮带是否存在打滑故障，并以此来最终确定是否执行断电操作。另外，主程序在启动后通过将接收到的信号与预设保护值进行对比分析，判断是否存在差值或者运行不同步的现象，这样就能判断出皮带是否存在打滑现象，一旦发现打滑故障，系统就会将报警信号传输到断电装置，中断程序就会启动，这样就实现了皮带打滑故障下自动停机保护，确保了系统运行安全。

4、应用效果分析

皮带防滑装置在改进后，通过高精度测量主从滚筒的速度差来判断系统是否出现故障，并通过PLC控制系统实现系统运行速度的自动调节，同时在出现打滑故障的时候发出断电信号，实现了对系统故障的自动检测到和实时的断电保护。

在新技术的应用下，皮带运输机的运输效率得到了极大的提升，而且系统运行整体的稳定性、安全性也得到有效提升。该技术的应用使得煤矿井下可以实现多条作业线同时生产作业，而且还不会浪费大量劳动力，充分降低了操作人员的劳动强度，皮带运输机的能耗结构也更加合理。

5、结语

在针对煤矿井下皮带运输机在实际运行过程中经常出现的打滑现象进行深入研究后，通过计算方式得出皮带运输机驱动滚筒上部以及下部皮带在运行过程中的张力、皮带与滚筒之间的摩擦系数等对皮带打滑有很大的影响，针对皮带打滑保护装置运行原理的研究后提出了将增量式编码器引入保护系统中，实现了系统运行状况的自动检测和故障识别，充分保障了系统运行的安全性和可靠性。