带式输送机除铁系统应用方案优化

李朝泽

（云南省小龙潭矿务局，云南开远661601）

带式输送机除铁系统应用方案优化

李朝泽

（云南省小龙潭矿务局，云南开远661601）

结合露天矿的生产工艺，就除铁系统的安装方式、应用方案进行探讨及优化，为相似条件的露天矿除铁系统运用提供借鉴。

带式输送机；除铁系统；方案优化

1 问题背景

在大型露天矿山，带式输送机输送物料大多为块石、煤炭、泥土等，物料中或多或少都会有部分金属废料，经过破碎机破碎后进入胶带运输，废弃金属在运输过程中，会撕裂胶带，或卡死胶带运输，造成重大事故；所以带式输送机必须安装除铁系统。

除铁系统工作原理，由PLC控制带式输送机运行，运送物料经过金属探测仪，当传感器探测到金属时，即时输送信号至除铁器，除铁器启动除铁工作，经除铁的物料经过除铁器后，由胶带继续运输，再通过金属探测仪二次检测，一旦检测出金属，金属探测仪将输出信号，反馈至PLC，报警并自动停机；待解除报警后，带式输送机再次运行[1]。

1.1 除铁系统存在的问题

1）在大型露天矿，按照当前除铁系统工艺流程，因物料中废弃金属较多，一级金属探测仪频繁输送出铁信号至除铁器，除铁器频繁启动，造成出铁电机过热、过载；经常烧坏除铁器。带式输送机除铁器如图1。

图1 除铁器安装示意图

2）当物料经过第二道金属探测仪时，因露天环境恶劣，带式输送机受物料冲击，振动较大；金属探测仪误报情况较多，加之物料中部分较小金属废料对胶带影响较小，可不做处理；在设计时，金属探测仪与PLC控制系统是联锁控制的，一旦PLC接收到停机信号，整机就自动停机，因此经常造成带式输送机系统误停机，对生产造成严重影响[3]。

1.2 金属探测仪存在的问题

按照金属探测仪的安装要求，传感器的底部与胶带底部不能有任何接触，最佳距离是在胶带有物料时，胶带底部与传感器底部的距离为2～5 cm为宜；传感器的安装环境内因无大的金属构件移动，并尽量避免强电磁场的干扰，特别是电焊机和大型电动机等设备；金属探测仪安装在两条托辊的正中间，与托辊之间的距离不得小于70 cm，若托辊之间的距离达不到要求，转动的托辊会对金属探测仪造成不稳定的影响。金属探测仪安装如图2。

图2 金属探测仪安装示意图

金属探测仪安装在钢制支架上，支架与带式输送机机架焊接连接，因受物料冲击、驱动装置运行、托辊转动等影响，造成金属探测仪有一定的振动，加之胶带本生有一定的张力，空段产生下垂，无法保证探测仪传感器与胶带的间距为2～5 cm，所以有时会有胶带与金属探测仪底部接触的现象，造成严重破坏；金属探测仪寿命和系统稳定性受到很大影响。

在有物料时，胶带下垂，与托辊接触，处于最低点，在无物料时，胶带空载运行，或者少量物料时，由于胶带张紧力使得胶带处于最高点，最低点和最高点的最大差值在100 mm左右，无法达到探测仪的安装要求，所以造成数据不准，误报、不报的情况时有发生。

针对大型露天矿，物料粒度较大、带速较高，现金属探测仪高度不够，运行物料直接高过金属探测仪横梁，在胶带的快速运行下，大块物料撞击金属探测仪，直接将金属探测仪整体撞毁、损坏，造成严重事故。

2 优化方案

2.1 系统优化

针对大型露天矿山，物料含金属废料较多的实际，根据现有出铁系统流程，造成除铁器频繁启动的原因，是由于物料本身含金属废料较多，一级金属探测仪频繁输送出铁信号至除铁器，所以解决信号是关键；根据原因分析，一级金属探测仪是在输送物料中铁件很少时，为节约能源所配置；物料含金属较多的情况下，金属探测仪的作用不大，所以可以考虑将一级金属探测仪取消，除铁器工作方式改为连续运行方式，这样除铁器就不存在频繁启动造成过热、过载的问题，同时也简化了流程，减少了成本。

由于露天工况及物料的多样性、复杂性，先由金属探测仪探测出金属信号，之后反馈给除铁器启动除铁工作；除铁后的物料经过二级金属探测仪再次检测，一旦检测出金属信号，PLC控制中心联锁报警并停机；但一些物料中含较小金属或者被物料压在底部，胶带带速较快，导致除铁器无法除铁干净，造成频繁报警停机，对整条运输系统造成严重影响；在实际生产中，一些较小的金属对整条胶带的影响比较小，可不必进行处理、清除。

基于以上情况，可将除铁器安装在前，连续工作，金属探测仪在后，主要起到检测报警的作用，报警不再和整机PLC联锁，仅安装报警灯在控制室，当报警后，由巡查人员检查，根据实际情况考虑是否停机，较小金属可不停机；这样在满足安全生产的要求下，挺高了生产效率，减少了工作量[4]。

2.2 金属探测仪安装方式优化

露天矿工矿复杂，运输物料在空载、重载，物料含水，每一段的重量都不一样，粒度大小不等，在此条件下，很难满足金属探测仪的安装要，根据现有原因分析，振动和高度是影响要素，所以得出以下改进措施：①金属探测仪的安装必须有独立的固定座，最好是混凝土支墩；②金属探测仪的高度必须可调，可调范围150 mm左右；③金属探测仪上横梁到胶带的距离必须加高；④传感器的灵敏度适度调低。

3 方案实施

根据金属探测仪的安装要求及带式输送机的技术参数，以云南省小龙潭矿务局布沼坝露天矿剥离半连续系统为例；带式输送机技术特性见表1[5]。

根据相应的技术参数，选用RCYD(C）-T系列永磁自卸式除铁器，金属探测仪选用GJT-B系列金属探测仪。

3.1 系统改造

1）根据系统优化方案，将一级金属探测仪整体保护性拆除，可作为二级金属探测仪的备件；切断与除铁器的连接信号线，除铁器进行调整，将控制改为常开式，连续除铁工作模式；即胶带启动，除铁器就开始除铁工作。

表1 带式输送机技术特性

2）将二级金属探测仪与PLC控制方式。联锁控制解除，改为将信号传送到带式输送机控制室，单独安装一个报警灯及电铃，不再自动联锁停机，出现报警及响铃由人工预检，并作出判断，看是否需要停机[6]。

3）出铁系统控制方式为室内远控及现场控制的方式。远控即在带式输送机控制室控制。现场控制即在金属探测仪侧面安装一个急停箱，用于紧急情况及检修工矿下的系统控制。

4）探测灵敏度调节，在兼顾胶带运行的安全性及连续生产的要求，使不符合工艺和设备保护要求的金属分拣出来，适当调整探测灵敏度，减少不必要的胶带运输系统运行停机工作。

5）根据安装要求及现场实际情况，除铁器安装于破碎机出口，带式输送机落料滚筒处，除铁器单独做龙门架，吊装方式为钢丝绳加拉杆，高度、角度可调，最大倾角小于15°。

系统改造完成后，对出铁系统及设备进行调试、试运行工作，并检查出铁系统与带式输送机的匹配问题。

3.2 金属探测仪改造

1）金属探测仪安装底座重新设计制作独立钢筋混泥土支墩；为保证胶带不下垂及平稳性，需要在金属探测仪前后各加一组无磁性平托辊，平托辊需要各做一个混凝土支墩；针对物料过高的情况，需要加高现有金属探测仪，与上胶带底面净高度大约800 mm。

2）金属探测仪前后各安装一组无磁性平托辊，托辊上表面高于金属探测仪传感器2～5cm，固定胶带不往下垂，保护传感器；前后托辊的间距650 mm。

3）根据安装要求，输送胶带不应与传感器的任何部分有接触或摩擦现象，传感器与皮带底部（有物料时）距2～5 cm为宜，除铁器与金属探测仪安装距离大于10 m。

4）金属探测仪安装在两条托辊的正中间，与托辊之间的距离不得小于70 cm，若托辊之间的距离达不到要求，转动的托辊会对金属探测仪造成不稳定的影响。

5）金属探测仪设计为高度可调方式，预埋M48螺栓，根据生产需要进行高度调整，可调范围150 mm。

6）根据现场测量相应数据，上胶带底面至地面的距离为1 060 mm,胶带机架中心线间距1 885 mm；制作现浇C20钢筋混凝土，高度700 mm，宽度200 mm，金属探测仪可调高度150 mm，金属探测仪前后各做一个平托辊混凝土支墩，高度一致。金属探测仪混泥土基础示意力图如图3。

图3 金属探测仪混凝土基础示意图

7）金属探测仪的安装严格按照安装使用说明书及相关标准进行；整体水平控制在±3 mm以内，安装后调节适合高度，胶带底部与传感器底部的距离为2～5 cm。

8）金属探测仪高度由现有600 mm，加高200 mm，净高800 mm；加高位置为金属探测仪两面立柱，要求加高所使用材质一致，两端高度一致，结构可靠、外观美观,控制线圈及布局做相应调整。

9）针对大型露天矿的恶劣环境，需在金属探测仪上方制作安装遮雨棚，防止雷雨、高温对设备造成损坏，加强对设备的保护工作。

10）金属探测仪安装完成后，需对金属探测仪及系统匹配问题进行调试、试运行工作[7]。

4 实施效果

带式输送机除铁系统经过改进后，系统得到简化，稳定性得到提高，系统误报、不报的情况大幅减少，故障停机的情况也基本消除，整机运行平稳，因除铁系统停机影响生产的情况大为减少，同时也优化了除铁系统流程，取得了较好经济效益。

据测算，布沼坝露天矿剥离半连续系统带式输送机为24 h连续生产模式，在1 d中因出铁系统故障导致剥离系统停机的次数在2～8次，而且每次停机，到再故障排除后，都要先将胶带上的一部分剥离物清除，防止带式输送机启动瞬间电流过大、过载。据统计，停一次机到正常启动，大约需要2 h；按照带式输送机理论输送能力1 800 m3/h计算，停机1次造成少生产物料3 600 m3；如果再加上人工、设备等的消耗，对企业生产效益有较大影响[8]。

5 结语

通过对带式输送机出铁系统现有流程，根据大型露天矿的实际情况，对出铁系统运用方案进行了优化，总结经验，研究对策，从基础入手，不断学习摸索，加强学习，大胆实践创新，发现和改进有益于生产的工艺环节，努力降低生产成本，提高企业综合效益，为企业健康持续发展发挥积极的作用。

［1］刘小虎.DTⅡ（A）型带式输送机设计手册［M］.北京：冶金工业出版社，2003.

［2］张雪松，魏金营，赵永杰.矿用线缆绝缘护套加工自动调偏系统［J］.煤矿机械，2016，37（5）：183-186.

［3］林江.PLC扩展CAN总线在采煤机上的运用［J］.煤矿机械，2016，37（5）：181-182.

［4］刘正.除铁器在出口煤炭加工中的运用［J］.煤质技术，2003（4）：24-26.

［5］昆明煤炭设计研究院.云南省小龙潭矿务局布沼坝露天矿剥离半连续系统改造203-1带式输送机施工图［R］.昆明：昆明煤炭设计研究院，2014.

［6］王永，杨清翔，赵东升.基于PLC的长距离带式输送机冗余控制系统的设计与运用［J］.煤矿机械，2016，37（6）：173-175.

［7］熊克武.机械设计中健壮设计的运用［J］.工程技术，2015（11）：247-248.

［8］罗伟.构造应力对布沼坝露天矿西帮变形的影响［J］.露天采矿技术，2015（10）：5-8.

【责任编辑：张东旭】

Application scheme optimization of belt conveyor iron removal system

LI Chaoze
(Yunnan Province Xiaolongtan Mining Bureau,Kaiyuan 661601,China)

In belt conveyor integrated protection system,iron removal system is composed of iron remover,metal detector and control system.Combining with the production process of open-pit mine,the article discusses and optimizes the installation way, application scheme of iron removal system,which provide reference for similar conditions iron removal system in the open-pit mine.

belt conveyor;iron removal system;scheme optimization

TD528+.1

B

1671－9816（2017）01－0060－04

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.01.017

李朝泽.带式输送机除铁系统应用方案优化［J］.露天采矿技术，2017，32（1）：60-63.

2016-07-13

李朝泽（1986—），男，云南文山人，现在云南省小龙潭矿务局机修总厂从事设备管理工作。