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[摘 要 ]陕西有色榆林煤业有限公司主井装载皮带机原打滑保护为在胶带机带面下装设速度传感器，速度传感器胶轮与带面贴合，原理为当皮带发生压车或者打滑时，胶轮转速变慢，当低于设定值时给出打滑信号，该监测方式存在测量精度不准确，容易引起保护误动作。鉴于此，榆林煤业有限公司进行了技术改造，通过在皮带机尾滚筒处安装磁接近开关传感器，充分利用滚筒转一圈的脉冲信号周期来判断皮带机运行状态和速度，实现检皮带打滑的实时监测，大大提高了打滑保护的可靠性和准确性，且成本低廉，实施方法简单。
[关键词]皮带;打滑;保护;传感器
[中图分类号]TL 326 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2020）08–00–02
Improved Application of Belt Slip Protection for Main Shaft Loading
Liu Mei-li
[Abstract]Shaanxi Nonferrous Yulin Coal Industry Co.， Ltd. main shaft loading belt conveyor original slip protection is to install a speed sensor under the belt surface of the belt conveyor， and the speed sensor rubber wheel is attached to the belt surface. The principle is that when the belt is crushed or slipped， The speed of the rubber wheel slows down， and a slip signal is given when it is lower than the set value. This monitoring method has inaccurate measurement accuracy and is likely to cause protection malfunction. In view of this， Yulin Coal Industry Co.， Ltd. has carried out a technical transformation. By installing a magnetic proximity switch sensor at the tail drum of the belt conveyor， it makes full use of the pulse signal cycle of one revolution of the drum to judge the operation status and speed of the belt conveyor， and realizes the detection of belt slippage. Real-time monitoring greatly improves the reliability and accuracy of slip protection， and has low cost and simple implementation methods.
[Keywords]belt; slip; protection; sensor
打滑保护是皮带机运行重要安全保护之一，《煤矿安全规程》第374条规定，采用滚筒驱动带式输送机时，必须装设防打滑装置。防打滑装置主要用于监测皮带机在运行中出现的胶带与传动滚筒之间的打滑故障，安装打滑开关及时监测并发出停机信号，避免皮带事故严重。皮带打滑原因通常包括张力不足、滚筒与皮带杂物阻挡、皮带水煤大、液偶故障等。
1 项目概况
榆林煤业有限公司主井运输主要从采煤和掘进工作面上来的煤，输送到原煤仓內，每个煤仓下布置6台给煤机，分别给主运4台筛选设备配煤选煤，每条皮带平行布置，分别把煤输送到各条系统内，各自的定量仓中，原煤仓下设胶带机配16台给煤机，给筛选系统供煤。
2 出现的问题
主井装载皮带机安装该种方式的速度传感器经运行观察存在以下问题：①皮带轻载与重载时带面与胶轮贴合压力不同，测量值有波动;②综采面和掘进面给煤时皮带面的受力不同，带面与胶轮贴合压力不同，胶轮的速度波动很大。③胶轮与皮带面有煤粉或有水容易造成打滑。④胶轮处于动态磨损的过程，测量精度会发生变化，胶轮需要定期更换，否则容易误动作。所以使用效果十分不理想。
3 皮带打滑保护改进
3.1 项目改进措施
在皮带机尾滚筒处安装磁接近开关传感器，该传感器能够读取脉冲信号，滚筒转一圈作为脉冲信号周期，利用该传感器检测的脉冲信号周期来反应判断皮带机运行速度，以实现检测皮带是否打滑。
榆林煤业有限公司主井装载原使用的AG5007A型速度检测传感器作为皮带打滑保护，如图1所示，其原理是在皮带两侧的皮带架上穿过皮带上下中间，横向安装固定架，开关安装在上皮带与下皮带中间的固定架上打滑开关前部有滚轮，利用弹簧将滚轮挑在上皮带内侧，当电机驱动皮带转动时，滚轮被皮带驱动旋转，同时将速度传感器信号连接到控制回路电流，当带速下降到一定程度时，打滑开关动作并发出打滑停机信号。
3.2 实施技术方案
通过比较，分析参考主井装载自动化的实际情况，我们使用接近开关，磁钢和可编程控制器（PLC）西门子S7-300配合制作了简洁、实用、稳定的打滑检测装置。其方案为在皮带机从动轮（最好是皮带机尾部轮滚筒）侧面焊接1～2个感应磁钢，在正对面感应磁钢方向，在皮带架上用底座安装接近开关1个（也可选择2个），让接近开关的感应面与感应磁钢平行，间距要小于接近开关的要求感应距离，调整好高度，如图2所示。皮带机尾部轮滚筒转动时感应磁钢跟随皮带滚筒转动，磁铁经过磁接近传感器时，磁接近传感器能够准确动作，并给出一个脉冲信号。接近开关使用常开点发出“脉冲式”闪烁信号将信号引入主井装载操作台控制箱的PLC输入模块里。在滚筒另一侧以同样方式安装一组传感器，作为备用检测将两组传感器信号线接入控制箱中，通过三位转换开关，分别作为在用、零位（做实验用的）、备用档。在PLC控制程序中，将该脉冲信号间隔时间作为皮带机速度的判断条件，若设定时间内没有检测到新的脉冲信号，报出打滑故障。在皮带机刚启动时，程序自动延时3s后投入。 4 主要技术创新点分析
（1）皮带机运转时，转速基本恒定，滚筒运行一周的时间基本为定值1.5s之内，PLC的扫描周期十几毫秒到几十毫秒，再加上磁感应开关信号到PLC的信号时间，通过合理的设计，用PLC程序逻辑判断2次磁接近传感器脉冲信号间隔时间，用以监测皮带机是否打滑，准确性强，可靠性高。
（2）采用双组信号设计，当一组传感器故障，可以通过转换开关迅速切换至备用，提高了故障处理速度，增强了可靠性。同时零位转换档的设计，可以方便地对打滑保护进行日常试验，相比以往减少了耗时。
5 技术改造优势
（1）避免了速度传感器因皮带上载货重量的变化所带来的精度变化问题。
（2）解决了速度传感器胶轮的动态磨损所带来的精度可靠性差的问题。
（3）减少了配件损耗及维护量，无须频繁更换胶轮。
（4）采用双路设计，某传感器故障后可迅速切换至另一路。
6 工程应用情况及实施效果
主井装载东、西车皮带机打滑保护已改造完毕，投入使用。经过检验，使用情况良好，已准确多次报出因液力耦合器故障所造成的皮带速度变低，避免了皮带压车等事故的发生。后来经过成功的应用，在榆林煤业有限公司的选煤皮带也用了此种打滑保护装置。
7 经济效益、社会效益分析
若皮带机打滑装置失效，出现压车现象，必须停机清理皮带上余煤，甚至电机长时间过载造成损毁，更换电机，榆林煤业有限公司主井单车1h可提煤约2500t，若停机则会损失约120万元，给生产带来严重影响。该打滑保护的设计，可靠性和准确性高，且成本低廉，实施方法简单，对于采用PLC方式控制的皮带机具有良好的推广意义。
8 结束语
皮带机的自动化控制水平的逐步提高，在防止皮带机打滑事故的基础上同时也减少人员配置和降低工人劳动强度。而皮带打滑问题仍然是影响煤矿安全生产的关键因素，榆林煤业有限公司在充分利用滚筒转一圈的脉冲信号周期的基础上，改进采用的皮带机尾滚筒处安装磁接近开关传感器用于打滑保护检测装置，实现检皮带打滑的实时监测，大大提高了打滑保护的可靠性和准确性，且成本低廉，实施方法简单。
参考文献
[1] 石晓钦.皮带输送机高效防滑装置的应用[J].自动化应用，2019（2）：37-38.
[2] 白宏鹏.煤矿井下皮带自动化控制系统及其应[J].资源信息与工程，2019（2）：79-80.
[3] 时志红.皮带输送机高效防滑装置的应用[J].水力采煤与管道运输，2019（8）：116-117，120.
[4] 杨军.带式输送机打滑保护装置分析[J].机械管理开发，2018（7）：49-50，97.
[5] 刘永生.带式输送机打滑原因与预防措施[J].机械管理开发，2018（6）：229-230.
[6] 刘辉.煤矿井下皮带机自动控制系统的设计与应用[J].能源与节能，2020（2）：169-170，182.
[7] 谭林.基于PLC矿井带式输送机的集控系统设计应用[J].机械研究与应用，2019（12）：153-155.
[8] 侯建忠，王鑫.皮带机打滑保护装置的改进与分析[J].科技情报开发与经济，2010，32（32）：223.
[9] 陈岩.矿用皮带输送机保护装置的改进设计研究[J].机械管理开发，2019，34（7）：41-43.
[10] 郭利国.井下皮带地面集中控制系統改进设计[J].机电工程技术，2020（5）：231-232.
[关键词]皮带;打滑;保护;传感器
[中图分类号]TL 326 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2020）08–00–02
Improved Application of Belt Slip Protection for Main Shaft Loading
Liu Mei-li
[Abstract]Shaanxi Nonferrous Yulin Coal Industry Co.， Ltd. main shaft loading belt conveyor original slip protection is to install a speed sensor under the belt surface of the belt conveyor， and the speed sensor rubber wheel is attached to the belt surface. The principle is that when the belt is crushed or slipped， The speed of the rubber wheel slows down， and a slip signal is given when it is lower than the set value. This monitoring method has inaccurate measurement accuracy and is likely to cause protection malfunction. In view of this， Yulin Coal Industry Co.， Ltd. has carried out a technical transformation. By installing a magnetic proximity switch sensor at the tail drum of the belt conveyor， it makes full use of the pulse signal cycle of one revolution of the drum to judge the operation status and speed of the belt conveyor， and realizes the detection of belt slippage. Real-time monitoring greatly improves the reliability and accuracy of slip protection， and has low cost and simple implementation methods.
[Keywords]belt; slip; protection; sensor
打滑保护是皮带机运行重要安全保护之一，《煤矿安全规程》第374条规定，采用滚筒驱动带式输送机时，必须装设防打滑装置。防打滑装置主要用于监测皮带机在运行中出现的胶带与传动滚筒之间的打滑故障，安装打滑开关及时监测并发出停机信号，避免皮带事故严重。皮带打滑原因通常包括张力不足、滚筒与皮带杂物阻挡、皮带水煤大、液偶故障等。
1 项目概况
榆林煤业有限公司主井运输主要从采煤和掘进工作面上来的煤，输送到原煤仓內，每个煤仓下布置6台给煤机，分别给主运4台筛选设备配煤选煤，每条皮带平行布置，分别把煤输送到各条系统内，各自的定量仓中，原煤仓下设胶带机配16台给煤机，给筛选系统供煤。
2 出现的问题
主井装载皮带机安装该种方式的速度传感器经运行观察存在以下问题：①皮带轻载与重载时带面与胶轮贴合压力不同，测量值有波动;②综采面和掘进面给煤时皮带面的受力不同，带面与胶轮贴合压力不同，胶轮的速度波动很大。③胶轮与皮带面有煤粉或有水容易造成打滑。④胶轮处于动态磨损的过程，测量精度会发生变化，胶轮需要定期更换，否则容易误动作。所以使用效果十分不理想。
3 皮带打滑保护改进
3.1 项目改进措施
在皮带机尾滚筒处安装磁接近开关传感器，该传感器能够读取脉冲信号，滚筒转一圈作为脉冲信号周期，利用该传感器检测的脉冲信号周期来反应判断皮带机运行速度，以实现检测皮带是否打滑。
榆林煤业有限公司主井装载原使用的AG5007A型速度检测传感器作为皮带打滑保护，如图1所示，其原理是在皮带两侧的皮带架上穿过皮带上下中间，横向安装固定架，开关安装在上皮带与下皮带中间的固定架上打滑开关前部有滚轮，利用弹簧将滚轮挑在上皮带内侧，当电机驱动皮带转动时，滚轮被皮带驱动旋转，同时将速度传感器信号连接到控制回路电流，当带速下降到一定程度时，打滑开关动作并发出打滑停机信号。
3.2 实施技术方案
通过比较，分析参考主井装载自动化的实际情况，我们使用接近开关，磁钢和可编程控制器（PLC）西门子S7-300配合制作了简洁、实用、稳定的打滑检测装置。其方案为在皮带机从动轮（最好是皮带机尾部轮滚筒）侧面焊接1～2个感应磁钢，在正对面感应磁钢方向，在皮带架上用底座安装接近开关1个（也可选择2个），让接近开关的感应面与感应磁钢平行，间距要小于接近开关的要求感应距离，调整好高度，如图2所示。皮带机尾部轮滚筒转动时感应磁钢跟随皮带滚筒转动，磁铁经过磁接近传感器时，磁接近传感器能够准确动作，并给出一个脉冲信号。接近开关使用常开点发出“脉冲式”闪烁信号将信号引入主井装载操作台控制箱的PLC输入模块里。在滚筒另一侧以同样方式安装一组传感器，作为备用检测将两组传感器信号线接入控制箱中，通过三位转换开关，分别作为在用、零位（做实验用的）、备用档。在PLC控制程序中，将该脉冲信号间隔时间作为皮带机速度的判断条件，若设定时间内没有检测到新的脉冲信号，报出打滑故障。在皮带机刚启动时，程序自动延时3s后投入。 4 主要技术创新点分析
（1）皮带机运转时，转速基本恒定，滚筒运行一周的时间基本为定值1.5s之内，PLC的扫描周期十几毫秒到几十毫秒，再加上磁感应开关信号到PLC的信号时间，通过合理的设计，用PLC程序逻辑判断2次磁接近传感器脉冲信号间隔时间，用以监测皮带机是否打滑，准确性强，可靠性高。
（2）采用双组信号设计，当一组传感器故障，可以通过转换开关迅速切换至备用，提高了故障处理速度，增强了可靠性。同时零位转换档的设计，可以方便地对打滑保护进行日常试验，相比以往减少了耗时。
5 技术改造优势
（1）避免了速度传感器因皮带上载货重量的变化所带来的精度变化问题。
（2）解决了速度传感器胶轮的动态磨损所带来的精度可靠性差的问题。
（3）减少了配件损耗及维护量，无须频繁更换胶轮。
（4）采用双路设计，某传感器故障后可迅速切换至另一路。
6 工程应用情况及实施效果
主井装载东、西车皮带机打滑保护已改造完毕，投入使用。经过检验，使用情况良好，已准确多次报出因液力耦合器故障所造成的皮带速度变低，避免了皮带压车等事故的发生。后来经过成功的应用，在榆林煤业有限公司的选煤皮带也用了此种打滑保护装置。
7 经济效益、社会效益分析
若皮带机打滑装置失效，出现压车现象，必须停机清理皮带上余煤，甚至电机长时间过载造成损毁，更换电机，榆林煤业有限公司主井单车1h可提煤约2500t，若停机则会损失约120万元，给生产带来严重影响。该打滑保护的设计，可靠性和准确性高，且成本低廉，实施方法简单，对于采用PLC方式控制的皮带机具有良好的推广意义。
8 结束语
皮带机的自动化控制水平的逐步提高，在防止皮带机打滑事故的基础上同时也减少人员配置和降低工人劳动强度。而皮带打滑问题仍然是影响煤矿安全生产的关键因素，榆林煤业有限公司在充分利用滚筒转一圈的脉冲信号周期的基础上，改进采用的皮带机尾滚筒处安装磁接近开关传感器用于打滑保护检测装置，实现检皮带打滑的实时监测，大大提高了打滑保护的可靠性和准确性，且成本低廉，实施方法简单。
参考文献
[1] 石晓钦.皮带输送机高效防滑装置的应用[J].自动化应用，2019（2）：37-38.
[2] 白宏鹏.煤矿井下皮带自动化控制系统及其应[J].资源信息与工程，2019（2）：79-80.
[3] 时志红.皮带输送机高效防滑装置的应用[J].水力采煤与管道运输，2019（8）：116-117，120.
[4] 杨军.带式输送机打滑保护装置分析[J].机械管理开发，2018（7）：49-50，97.
[5] 刘永生.带式输送机打滑原因与预防措施[J].机械管理开发，2018（6）：229-230.
[6] 刘辉.煤矿井下皮带机自动控制系统的设计与应用[J].能源与节能，2020（2）：169-170，182.
[7] 谭林.基于PLC矿井带式输送机的集控系统设计应用[J].机械研究与应用，2019（12）：153-155.
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[9] 陈岩.矿用皮带输送机保护装置的改进设计研究[J].机械管理开发，2019，34（7）：41-43.
[10] 郭利国.井下皮带地面集中控制系統改进设计[J].机电工程技术，2020（5）：231-232.