矿用皮带机自动纠偏系统关键技术研究.pdf
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1、第期(总第 期)年月机 械 工 程 与 自 动 化ME CHAN I C A LE N G I N E E R I N G&AUT OMA T I ONN o A u g 文章编号:()矿用皮带机自动纠偏系统关键技术研究郑怡(煤炭工业太原设计研究院集团有限公司,山西太原 )摘要:传送带跑偏故障作为矿用皮带运输机最常见的故障之一,不仅影响到皮带机设备的正常运行,甚至会造成人身伤亡等严重事故.对皮带机传送带跑偏原因进行分析,基于跑偏检测及纠偏技术提出了一种可实现传送带自动纠偏的皮带机主动纠偏系统设计方案.系统采用倾角传感器、位移传感器等设备对跑偏检测装置进行优化,采用P L C控制实现自动纠偏,可
2、实现皮带机跑偏检测、纠偏及保护功能.关键词:皮带运输机;跑偏检测;自动纠偏系统中图分类号:T D T P 文献标识码:B收稿日期:;修订日期:作者简介:郑怡(),女,河北唐山人,工程师,本科,从事工程造价工作.引言皮带运输机因其输送能力强、能耗低、可靠性高等优点已成为煤矿主要运输设备,因其较复杂的机械结构及动力特性,皮带机在朝着大功率、长距离、大运量方向发展的同时,传送带断裂、打滑、跑偏等问题随之产生,其中最常见且无法完全消除的故障是传送带跑偏问题.当皮带机传送带跑偏严重时,不仅会增加滚筒、托辊磨损,缩短设备寿命,甚至会引起皮带断裂,引发严重事故.因此采取有效手段对皮带机传送带进行跑偏检测并及
3、时纠偏对于皮带机安全高效运行至关重要.目前矿用皮带机皮带跑偏主要采用接触式跑偏开关进行检测,无法获取准确的跑偏量及跑偏位置信息,纠偏也多采用无源机械式纠偏装置,不易实现自动化控制,无法对传送带进行准确智能纠偏.针对上述问题,本文在对皮带机跑偏检测及纠偏技术研究的基础上,设计了一套基于P L C控制、C AN总线通信的皮带机自动纠偏系统,系统采用倾角传感器及位移传感器对跑偏检测装置进行优化,在获取精确跑偏量及偏移位置信息的基础上,采用动态纠偏策略对纠偏托辊组进行设计,通过P L C控制及实时通信根据皮带跑偏情况对其进行自动动态调节,有效提高了纠偏准确度及效率.皮带运输机皮带跑偏原因分析在皮带运输
4、机运行过程中,传送带在驱动滚筒、转向滚筒及托辊间进行循环转动,当驱动滚筒、转向滚筒及托辊中心轴线处于平行状态且传送带纵向拉力均匀时,皮带运输机可维持稳定运行.当传送带因磨损老化、机架结构变形等原因导致纵向受力不均时,传送带将发生跑偏.传送带跑偏原因主要包括设备质量及安装误差和皮带机运行过程因素两方面.设备质量及安装误差因素()传送带接头不平直.传送带在安装时两侧接头未保持平直,导致两侧受力不均,传送带将向受力较大侧偏移.()机架倾斜.机架因安装误差及刚度差导致变形或存在歪斜,致使传送带发生偏转.()设备质量问题.传送带及滚筒等设备在制造过程中存在误差等 质量问题导 致运行过程 中皮带跑偏.皮带
5、机运行过程因素()物料分布不均匀.落煤分布不均将使传送带在带负荷运行时向物料堆积侧发生偏移.()运行过程中的机械振动.皮带机转速增大时将导致机身振动加剧,托辊径向跳动幅度增大导致皮带发生跑偏.()滚筒、托辊粘料.皮带机未定期维护将导致附着在滚筒机托辊的物料增多,引起传送带两侧受力不平衡,造成跑偏,.针对上述跑偏原因,可采用接头重接、机架重新安装、调整托辊组等方法进行调整,通过传感装置实时获取跑偏信息并采用自动纠偏装置进行矫正是最有效的方法.皮带机跑偏检测及自动纠偏方案设计针对传统皮带机纠偏系统在跑偏检测方法及纠偏策略上存在的不足,通过接触式检测法无法获取准确的跑偏量及皮带偏移位置等数据,导致无
6、法实现实时动态纠偏,静态纠偏效果较差.本文从跑偏检测方式及装置优化、纠偏策略及装置优化两方面对皮带机自动纠偏系统进行设计.皮带跑偏检测优化方案设计针对传统接触式跑偏检测装置的不足,确定如下优化方案:首先设计了一种以检测立辊、滚筒、旋转轴为组合的检测机构,垂直布置于皮带两侧,当传送带发生跑偏时,皮带将向以立辊为主体的检测机构挤压,在旋转轴带动下使立辊发生倾斜,形成一个可测量的旋转角度;其次将倾角传感器安装于靠近旋转轴位置的立辊杆体上,通过倾角传感器采集皮带跑偏时立辊检测机构的旋转角度,通过计算即可得到皮带跑偏量.跑偏检测装置结构如图所示.图跑偏检测装置结构示意图在皮带机运行时,将跑偏检测装置安装
7、在输送带和回程带处均可对皮带跑偏量进行有效测量,本文选择在输送带处安装跑偏检测装置对皮带跑偏量进行测量.跑偏检测装置安装布置方案为:以两台跑偏检测装置为一组将其分别布置于输送带两侧,可提高皮带跑偏量检测准确度.为解决皮带跑偏检测灵敏度过高问题,应对跑偏检测装置设置最大允许跑偏量,即在安装跑偏检测装置时使其与皮带两侧边缘保持一定距离.跑偏检测装置布置方案如图所示.图跑偏检测装置安装布置示意图 皮带纠偏策略优化方案设计系统采用纠偏托辊组对处于跑偏状态的传送带进行矫正,纠偏托辊组为中心旋转式机构,当发生跑偏时,纠偏托辊组将围绕立辊中心轴旋转使其与皮带运行方向形成一定夹角,此时纠偏托辊将与跑偏的皮带发
8、生摩擦并生成与跑偏方向相反的牵引分力,使得皮带回正.为了解决跑偏量较小时所产生的摩擦转矩不足以带动纠偏托辊旋转所带来的纠偏滞后及死区,系统对纠偏机构进行优化设计,通过增加驱动装置对纠偏托辊组进行旋转控制,其基本工作原理为:当系统接收到跑偏检测装置发送的皮带跑偏信号时,立即向纠偏装置驱动部分下达纠偏指令,由驱动装置控制纠偏托辊组执行纠偏动作,从而降低纠偏滞后性.驱动装置由电机、液压油缸、电磁阀、油泵及油箱组成,并在油缸处增设位移传感器,将油缸位置信号实时上传至上位机,与倾角传感器上传的跑偏信号配合实现纠偏动作的精确控制.皮带机自动纠偏系统设计本文采用主从P L C控制结构对系统控制模块进行设计,
9、实现自动化跑偏实时检测、主动纠偏、安全保护等功能.为提高控制性能,系统在每组跑偏检测装置及自动纠偏装置处设置从站P L C进行独立控制,各从站P L C与主控P L C通过C AN总线通信实现数据及指令的上传下达,系统总体结构框图如图所示.图皮带机自动纠偏系统结构框图由图可知,系统跑偏检测及纠偏功能主要通过本文设计的跑偏检测及主动纠偏装置两类现场设备实现.跑偏检测装置中的核心器件为由以立辊为主体的检测机构和倾角传感器组成,其中倾角传感器选择矿用本安型G U D ,其X、Y轴测量范围均可达到 ,采用 VD C、mA电压电流供电,同时具备R S 信号输出及电流信号输出两种输出模式,可满足本系统跑偏
10、倾角测量需求.主动纠偏装置的核心部件为以液压泵、电机及油箱为主的驱动装置和检测油缸位置的位移传感器.为保证油缸位置的准确测量及数据反馈,系统选用S MW L X矿用拉绳位移传感器对油缸 行 程 进 行 测 量,S MW L X测 量 行 程 为 mm mm,测量分辨率可达 mm,输出信号包括电阻、电压、电流以及R S 、R S 信号等多种输出信号,在对油缸行程准确测量的同时可有效对数据进行上传,结合倾角传感器跑偏量反馈信号可实现对纠偏机构的精准控制,有效降低纠偏滞后性.结束语本文针对皮带机跑偏检测及纠偏技术存在的不足,采用以立辊检测机构和倾角传感器为主体的跑偏检测装置,实现了对皮带跑偏量的准确
11、测量及信号反馈;同时对纠偏装置增设驱动装置和位移传感器,结合跑偏量反馈信号实现了对纠偏机构旋转动作的准确控制.利用该系统可有效减小纠偏死区,降低纠偏滞后性,提高皮带机运行可靠性.参考文献:孙伯龙带式输送机胶带磨损原因探析J中国化工贸易,():王兴雷带式输送机皮带跑偏原因及纠偏措施的研究J环球市场,():(英文摘要转第 页)机 械 工 程 与 自 动 化 年第期发动机缸体铸造砂芯自动化立体仓库作业流程发动机缸体铸造砂芯自动化仓库作业流程主要包括砂芯入库出库、砂芯直供、空托盘入库出库、空托盘直供,具体流程如下:()当造型线和组芯线都正常工作时,组好的砂芯通过输送系统直接送至造型线下芯机旁的卸芯工位
12、,造型线用砂芯量不足部分由立体仓库补充;卸芯后的空托盘通过输送系统一部分返回组芯线,其余空托盘返回立体仓库.()当造型线不工作、组芯线正常工作时,组好的砂芯通过输送系统直接回立体仓库,空托盘由立体仓库补充.()当制芯线不工作、造型线正常工作时,砂芯由立体仓库供给,卸芯后的空托盘全部返回立体仓库.()当上芯点的砂芯出现异常时,由上芯作业人员原地排除异常;当下芯点的砂芯出现异常时,可操作终端进行报错,系统收到出错信息后,自动补足出库数量,同时异常砂芯由输送线送至异常排出口,等待人工处理.()当仓库内托盘出现损坏时,则由异常口排出,人工再补进新托盘.节拍分析发动机缸体铸造砂芯自动化立体仓库的物流作业
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