斗式提升機(jī)測速保護(hù)技術(shù)的研究與應(yīng)用

趙偉華

（寧夏青銅峽能源鋁業(yè)集團(tuán)青銅峽分公司，寧夏 青銅峽 751603）

1 斗式提升機(jī)的構(gòu)成及工作原理

斗式提升機(jī)主要結(jié)構(gòu)組成由驅(qū)動裝置、主動滾筒、從動滾筒、料斗、運(yùn)輸膠帶、機(jī)外殼、軸承座等組成。

其工作原理：斗式提升機(jī)工作時(shí)，電機(jī)通過減速機(jī)減速帶動主動滾筒轉(zhuǎn)動，主動滾筒使張緊在其上的運(yùn)輸膠帶和主動、從動滾筒運(yùn)動，物料從下部進(jìn)料口進(jìn)入斗式提升機(jī)料斗，料斗固定在運(yùn)輸膠帶上，隨運(yùn)輸膠帶的上升，料斗經(jīng)過斗式提升機(jī)上部卸料口時(shí)傾翻，進(jìn)入下一工序，料斗口轉(zhuǎn)向下，隨運(yùn)輸膠帶向下運(yùn)動，進(jìn)行下一循環(huán)工作[1]。

2 測速保護(hù)技術(shù)的研究

通過對斗式提升機(jī)的結(jié)構(gòu)原理及我們常用的接近開關(guān)的特性研究，在斗式提升機(jī)的從動輪上加裝測速保護(hù)裝置，以此來實(shí)現(xiàn)對斗式提升機(jī)的安全保護(hù)，主要利用接近開關(guān)特性及中間繼電器與中控室PLC 自控系統(tǒng)聯(lián)鎖，通過自行編寫斗式提升機(jī)測速保護(hù)PLC 控制程序，實(shí)現(xiàn)在設(shè)備出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)、刮蹭、皮帶斷裂及負(fù)載過載等引起的故障時(shí)，PLC程序可以及時(shí)發(fā)出故障報(bào)警信號，故障報(bào)警信號接入斗式提升機(jī)啟動主程序，在發(fā)出報(bào)警信號的同時(shí)停機(jī)信號也發(fā)出，設(shè)備停止運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對斗式提升機(jī)電動機(jī)和機(jī)械部位的保護(hù)[2]。

3 接近開關(guān)的技術(shù)原理

3.1 接近開關(guān)的特性

主要有5 個(gè)特性。1）非接觸式檢測，不受被測物的運(yùn)行環(huán)境影響。2）無觸點(diǎn)，不產(chǎn)生機(jī)械磨損，使用壽命長。3）全密封性能好，防塵防水，安全可靠。4）反應(yīng)速度快。5）整體體積小，安裝靈活，調(diào)整方便。

3.2 接近開關(guān)的技術(shù)參數(shù)

接近開關(guān)的型號：LJM40A-20J/K，工作電壓（V）：AC 25～250，額定工作電流（mA）：300，工作環(huán)境溫度（℃）：-25～70，動作指示燈LED：紅色，連接方式：1.5PUR-電纜/插件，外殼材料：黃銅鍍鎳PBT。

3.3 接近開關(guān)的工作原理

通用型接近開關(guān)的檢測物質(zhì)主要是檢測感應(yīng)金屬物體，它的工作原理是在LC 振蕩電路中的線圈L 產(chǎn)生一個(gè)高頻電磁場。當(dāng)目標(biāo)物體接近這個(gè)磁場，并達(dá)到感應(yīng)距離時(shí)，由于電磁感應(yīng)在目標(biāo)物中產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)渦電流，因此隨著目標(biāo)物體接近傳感器，感應(yīng)電流開始增強(qiáng)，引起振蕩電路中的負(fù)載加大，然后振蕩衰減直至停振。傳感器利用振幅檢測電路檢測到振蕩狀態(tài)的變化，經(jīng)放大電路處理轉(zhuǎn)換成開關(guān)信號，并輸出檢測信號[3]，如圖1 所示。

振幅變化的程度隨目標(biāo)物的金屬種類的不同而不同，因此檢測距離也隨目標(biāo)物的金屬種類不同而不同。

圖1 通用型接近開關(guān)工作原理圖

4 PLC控制原理

當(dāng)斗式提升機(jī)啟動時(shí)，接近開關(guān)觸點(diǎn)開始動作，動作信號輸入PLC，PLC 內(nèi)部程序開始計(jì)數(shù)，在PLC 設(shè)定6 s時(shí)間內(nèi)每動作1 次，計(jì)數(shù)1 次，動作次數(shù)設(shè)定≥3，否則PLC 輸出報(bào)警，報(bào)警信號接入斗式提升機(jī)啟動主控程序中。也就是斗式提升機(jī)被動滾筒必須在6 s 時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)速要達(dá)到3轉(zhuǎn)以上，否則報(bào)警停車。為了保證人身及設(shè)備安全，PLC程序設(shè)置了人為復(fù)位，即控制室安裝有手動復(fù)位按鈕。一旦發(fā)生故障，控制室將會立即通知崗位工檢查斗式提升機(jī)，排除故障后，告知控制室操作人員復(fù)位故障，然后再啟動設(shè)備，否則故障不排除，設(shè)備將開不起來。設(shè)備在停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，程序賦予了3 轉(zhuǎn)速，以此來保證設(shè)備在停運(yùn)期間時(shí)能正常啟動。其PLC 程序工作原理圖如圖2 所示。

圖2 PLC 控制梯形圖

5 接近開關(guān)的安裝和調(diào)試

接近開關(guān)安裝位置的選擇是非常重要的。我們選取斗式提升機(jī)被動滾筒垂直于軸端的位置，將斗式提升機(jī)被動滾筒軸端打孔攻絲安裝螺桿，在螺桿的一端焊上一塊L 型鐵板，利用被動滾筒焊上的一塊L 型鐵板面作為接近開關(guān)感應(yīng)面。將接近開關(guān)固定在L 型鐵板底部15 mm 處，并與L 型鐵板感應(yīng)面保持平行。如果將接近開關(guān)安裝在斗式提升機(jī)驅(qū)動輪軸端上，雖然能保證斗式提升機(jī)轉(zhuǎn)動時(shí)的計(jì)速準(zhǔn)確，但在皮帶打滑時(shí)被動滾筒不轉(zhuǎn)，造成皮帶磨損斷裂，起不到對斗式提升機(jī)皮帶的保護(hù)作用。因此將接近開關(guān)安裝在被動滾筒軸端，既能保證斗式提升機(jī)測速的準(zhǔn)確性，而且能在被動滾筒不轉(zhuǎn)或斗式提升機(jī)被動滾筒轉(zhuǎn)速低于設(shè)定值時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號，使斗式提升機(jī)停止運(yùn)行，從而保證整個(gè)系統(tǒng)的安全。

接近開關(guān)要根據(jù)斗式提升機(jī)的實(shí)際情況選擇不同的型號。接近開關(guān)本身沒有調(diào)節(jié)電位器，而是根據(jù)斗式提升機(jī)下部被動滾筒每轉(zhuǎn)動一周到接近開關(guān)的實(shí)際感應(yīng)位置，然后人工手動調(diào)節(jié)接近開關(guān)固定螺帽，以此來調(diào)節(jié)感應(yīng)距離的遠(yuǎn)近。感應(yīng)距離調(diào)節(jié)的大，會造成脈沖反應(yīng)遲鈍，所以選型時(shí)我們選用了感應(yīng)距離為≤30 mm 的接近開關(guān)，在安裝時(shí)必須保證使用距離的設(shè)定在額定距離的2/3 以內(nèi)，并配以HH54P 中間繼電器。在調(diào)試中，根據(jù)斗式提升機(jī)被動滾筒轉(zhuǎn)速，設(shè)定PLC 檢測的計(jì)數(shù)次數(shù)，經(jīng)過現(xiàn)場多次運(yùn)行調(diào)試，修改程序時(shí)間及轉(zhuǎn)速，并反復(fù)調(diào)整接近開關(guān)感應(yīng)檢測距離，直至達(dá)到最理想的運(yùn)行效果。

6 測速保護(hù)技術(shù)應(yīng)用效果

皮帶式斗式提升機(jī)測速保護(hù)技術(shù)研究使用了該類型的接近開關(guān)后，經(jīng)過近些年的車間生產(chǎn)系統(tǒng)的運(yùn)行實(shí)踐，斗式提升機(jī)再也未發(fā)生過皮帶斷裂、減速機(jī)斷軸等設(shè)備故障。因?yàn)楫?dāng)以上事故發(fā)生時(shí)，斗式提升機(jī)的測速保護(hù)系統(tǒng)就會起作用，將接近開關(guān)動作信號發(fā)送到中控室的PLC 控制系統(tǒng)，PLC 控制程序迅速將斗式提升機(jī)報(bào)警停機(jī)，同時(shí)也避免了斗式提升機(jī)內(nèi)部壓料。我們認(rèn)為斗式提升機(jī)測速保護(hù)技術(shù)使用的通用型接近開關(guān)，是對企業(yè)自動化控制系統(tǒng)的進(jìn)一步完善，值得向其他旋轉(zhuǎn)設(shè)備推廣應(yīng)用。

7 結(jié)語

經(jīng)過幾年的連續(xù)運(yùn)行，斗式提升機(jī)測速保護(hù)裝置運(yùn)行穩(wěn)定，能夠?qū)Χ肥教嵘龣C(jī)轉(zhuǎn)速異常進(jìn)行及時(shí)檢測，再未發(fā)生堵轉(zhuǎn)、斷軸、皮帶拉斷及過載等故障，為陽極物料輸送系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。并在其他設(shè)備如預(yù)熱機(jī)等中得到推廣應(yīng)用，取得良好效果。