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带式输送机智能纠偏装置研究

2024-09-02 26 上传者：管理员

摘要：带式输送机作为煤矿生产中的主要运输设备，担负着原煤运输重要任务。但输送机在运行过程中容易受负荷变化、落料冲击、滚筒积料等影响造成输送带跑偏，出现输送机撒煤、输送带划伤等问题，严重时还会造成设备停机，影响正常生产。针对此问题，研发了一套带式输送机智能纠偏装置，对输送带跑偏量进行精准检测，同时主控制器根据监测数据控制该装置自动校正输送带，无需人工操作。

关键词：
带式输送机
控制器
电机驱动
自动纠偏
跑偏
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现有带式输送机纠偏装置普遍使用槽形上调心机械纠偏和以电机驱动电动推杆为基础的电动纠偏。以上2种纠偏装置存在的主要问题是控制不精确，工作性能不稳定，很难把握纠偏量，造成纠偏装置频繁动作。对输送带跑偏监测大多数是通过2级跑偏传感器进行，包括一级跑偏（15°左右）动作预警和二级跑偏（30°左右）动作报警停机。此方法只能对输送带跑偏实现粗略监测，不能对具体跑偏量进行精准量化。由于其简单的机械结构，对于频繁发生的输送带跑偏，极易造成跑偏传感器损坏，需要工人定期检修，增加了后期维护费用。为了解决上述问题，本文研发一种基于输送带跑偏量实时监测的智能纠偏装置，旨在解决跑偏量的精准量化和纠偏装置的智能调节问题。

1、带式输送机智能纠偏装置的总体设计

首先设计一种基于拉绳位移传感器的输送带跑偏量实时监测装置。该监测装置具有很好的通用性，可适用于所有带式输送机的输送带跑偏监测。当输送带发生跑偏并达到一定量后，输送带边缘触碰到监测装置的挡辊，使其位移量发生变化，监测装置可将输送带跑偏量转换为传感器位移信号传输给PLC主控制器，主控制器通过A/D转换，可以很方便地得到跑偏量数值，且可实现连续监测。PLC控制器通过接收到的跑偏量进行对比处理，计算纠偏数据，控制伺服电机带动操作杆使智能纠偏装置的调偏辊向跑偏方向旋转，纠正跑偏方向，从而形成一个闭环控制系统。智能纠偏装置安装示意图如图1所示。

图1安装示意图

1、5.输送带跑偏量实时监测装置2.调偏辊3.输送带4.操作杆

2、输送带跑偏量实时监测装置设计

基于拉绳位移传感器的输送带跑偏量实时监测装置主要由拉绳位移模块、滑架、跑偏滑车、支架组成，如图2所示。拉绳位移模块通过螺钉固定于滑架上，拉绳连接在跑偏滑车的尾端。

图2输送带跑偏量实时监测装置

1.拉绳位移模块2.滑架3.跑偏滑车4.支架

(1）基本原理

输送机两侧各安装1组输送带跑偏量实时监测装置，跑偏滑车可在滑架内来回移动，拉绳位移模块的拉绳连接于跑偏滑车尾端，跑偏滑车通过自重使跑偏滑车上的立辊始终与输送带边缘接触，当输送带跑偏时，输送带推动跑偏滑车向拉绳位移模块靠近，拉绳位移模块收绳，PLC主控制器通过检测收绳量，得到输送带跑偏位移。滑架长度根据输送带跑偏量设计，滑道内设置有滚轮限位板，滑架端头安装有挡板，限位板和挡板可有效控制跑偏滑车在滑架内的移动平稳。

(2）跑偏量的具体计算方法

当输送带跑偏时，输送带将跑偏滑车上的立辊推动，使钢丝绳通过恒力弹簧收缩，通过绝对编码器将旋转角度变化为直线位移信号输出，进而通过主控设备计算出输送带跑偏量。

拉绳位移模块的最大量程300 mm，对应输出模拟电流信号4～20 mA,Smart200 PLC将4～20 mA转换为数字量5 530～27 648。拉绳位移模块的量程Y和A/D转换数字量X成线性关系，如图3所示。

图3量程与A/D转换的线性关系

由图3可得拉绳位移模块的量程与PLC数字量的对应关系，PLC主控制器读取该监测装置输出的电流信号数字量x，然后计算出输送带的跑偏量

PLC通过以上计算过程实现了输送带跑偏量的精准监测。

3、带式输送机智能纠偏装置设计

带式输送机智能纠偏装置主要由调偏辊、操作杆、伺服电机、伺服驱动器和PLC主控制器组成。主要设计原理是主控制器根据输送带跑偏量实时监测装置反馈的信号值，控制伺服电机带动操作杆使调偏辊向跑偏方向旋转。该纠偏装置增加了伺服控制系统，利用伺服控制系统高精确定位的特点，实现调偏辊旋转角度可控。同时该装置无需两侧挡辊，不会造成输送带额外磨损，可自动校正输送带，无需人工操作。智能纠偏装置的调偏辊如图4所示。

图4智能纠偏装置的调偏辊

4、智能纠偏装置伺服控制系统设计

输送带跑偏是带式输送机在运输过程中最普遍的问题，根据控制逻辑通常将输送带跑偏分为2种：①输送带间歇性地脱离中心线偏向一侧，但又迅速返回；②输送带长时间偏离中心线。对于第①种情况，主控制器检测到跑偏信号后，按短时扰动值处理，控制器并不发出控制指令。对于第②种情况，当输送带发生跑偏并延续一定时间后，跑偏量实时监测装置将跑偏量转换成电信号，并发送至PLC主控制器。此时控制器将收到的信号进行对比处理，然后给安装于监测器前方的伺服驱动装置发出动作指令，使调偏辊以监测到的跑偏量为依据向跑偏方向旋转，以纠正跑偏情况。

当输送带得以校正，此时驱动器停止并保持当前状态；如果输送带未得到校正、继续长时间跑偏，控制器继续依据跑偏量驱动调偏辊旋转，直至达到监测装置设定极限。

若按上一次监测装置监测到的结果进行旋转时出现输送带向反方向跑偏，此时驱动器将智能控制比例驱动伺服驱动系统向当前跑偏方向旋转，直至输送带得以校正。

主控制器预留以太网接口，通过Modbus-TCP/IP协议，将输送带实时跑偏量传送到控制中心，也可以集成到输送机综合保护装置中。如果输送带跑偏量长时间超过最大设定值，控制器发出控制信号给控制中心，控制带式输送机停机，以免发生较大事故。

伺服控制系统工作原理如图5所示。

图5伺服控制系统工作原理

5、结语

随着煤炭行业对智能化和数字化等新技术、新产品的引进和运用，在技术革新和产品升级的大背景下，带式输送机老一代产品已经无法满足现阶段煤炭行业的发展需求。带式输送机智能纠偏装置采用更为先进的监测器件和控制原理，在科学分析、大胆创新的基础上研发出了既能提升使用效果又能延长使用寿命的新一代产品。该装置极大地缩短了输送带跑偏调整时间，降低了工人劳动强度，避免了专人长时间看护和输送带长期磨损，提升了带式输送机产品整体智能化水平。

参考文献:

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文章来源:宋康,聂永朝,吴涛,等.带式输送机智能纠偏装置研究[J].煤矿机械,2024,45(09):197-199.