斗式提升机测速保护技术的研究与应用

赵伟华

（宁夏青铜峡能源铝业集团青铜峡分公司，宁夏 青铜峡 751603）

1 斗式提升机的构成及工作原理

斗式提升机主要结构组成由驱动装置、主动滚筒、从动滚筒、料斗、运输胶带、机外壳、轴承座等组成。

其工作原理：斗式提升机工作时，电机通过减速机减速带动主动滚筒转动，主动滚筒使张紧在其上的运输胶带和主动、从动滚筒运动，物料从下部进料口进入斗式提升机料斗，料斗固定在运输胶带上，随运输胶带的上升，料斗经过斗式提升机上部卸料口时倾翻，进入下一工序，料斗口转向下，随运输胶带向下运动，进行下一循环工作[1]。

2 测速保护技术的研究

通过对斗式提升机的结构原理及我们常用的接近开关的特性研究，在斗式提升机的从动轮上加装测速保护装置，以此来实现对斗式提升机的安全保护，主要利用接近开关特性及中间继电器与中控室PLC 自控系统联锁，通过自行编写斗式提升机测速保护PLC 控制程序，实现在设备出现堵转、刮蹭、皮带断裂及负载过载等引起的故障时，PLC程序可以及时发出故障报警信号，故障报警信号接入斗式提升机启动主程序，在发出报警信号的同时停机信号也发出，设备停止运转，实现对斗式提升机电动机和机械部位的保护[2]。

3 接近开关的技术原理

3.1 接近开关的特性

主要有5 个特性。1）非接触式检测，不受被测物的运行环境影响。2）无触点，不产生机械磨损，使用寿命长。3）全密封性能好，防尘防水，安全可靠。4）反应速度快。5）整体体积小，安装灵活，调整方便。

3.2 接近开关的技术参数

接近开关的型号：LJM40A-20J/K，工作电压（V）：AC 25～250，额定工作电流（mA）：300，工作环境温度（℃）：-25～70，动作指示灯LED：红色，连接方式：1.5PUR-电缆/插件，外壳材料：黄铜镀镍PBT。

3.3 接近开关的工作原理

通用型接近开关的检测物质主要是检测感应金属物体，它的工作原理是在LC 振荡电路中的线圈L 产生一个高频电磁场。当目标物体接近这个磁场，并达到感应距离时，由于电磁感应在目标物中产生一个感应涡电流，因此随着目标物体接近传感器，感应电流开始增强，引起振荡电路中的负载加大，然后振荡衰减直至停振。传感器利用振幅检测电路检测到振荡状态的变化，经放大电路处理转换成开关信号，并输出检测信号[3]，如图1 所示。

振幅变化的程度随目标物的金属种类的不同而不同，因此检测距离也随目标物的金属种类不同而不同。

图1 通用型接近开关工作原理图

4 PLC控制原理

当斗式提升机启动时，接近开关触点开始动作，动作信号输入PLC，PLC 内部程序开始计数，在PLC 设定6 s时间内每动作1 次，计数1 次，动作次数设定≥3，否则PLC 输出报警，报警信号接入斗式提升机启动主控程序中。也就是斗式提升机被动滚筒必须在6 s 时间内转速要达到3转以上，否则报警停车。为了保证人身及设备安全，PLC程序设置了人为复位，即控制室安装有手动复位按钮。一旦发生故障，控制室将会立即通知岗位工检查斗式提升机，排除故障后，告知控制室操作人员复位故障，然后再启动设备，否则故障不排除，设备将开不起来。设备在停止状态时，程序赋予了3 转速，以此来保证设备在停运期间时能正常启动。其PLC 程序工作原理图如图2 所示。

图2 PLC 控制梯形图

5 接近开关的安装和调试

接近开关安装位置的选择是非常重要的。我们选取斗式提升机被动滚筒垂直于轴端的位置，将斗式提升机被动滚筒轴端打孔攻丝安装螺杆，在螺杆的一端焊上一块L 型铁板，利用被动滚筒焊上的一块L 型铁板面作为接近开关感应面。将接近开关固定在L 型铁板底部15 mm 处，并与L 型铁板感应面保持平行。如果将接近开关安装在斗式提升机驱动轮轴端上，虽然能保证斗式提升机转动时的计速准确，但在皮带打滑时被动滚筒不转，造成皮带磨损断裂，起不到对斗式提升机皮带的保护作用。因此将接近开关安装在被动滚筒轴端，既能保证斗式提升机测速的准确性，而且能在被动滚筒不转或斗式提升机被动滚筒转速低于设定值时，发出报警信号，使斗式提升机停止运行，从而保证整个系统的安全。

接近开关要根据斗式提升机的实际情况选择不同的型号。接近开关本身没有调节电位器，而是根据斗式提升机下部被动滚筒每转动一周到接近开关的实际感应位置，然后人工手动调节接近开关固定螺帽，以此来调节感应距离的远近。感应距离调节的大，会造成脉冲反应迟钝，所以选型时我们选用了感应距离为≤30 mm 的接近开关，在安装时必须保证使用距离的设定在额定距离的2/3 以内，并配以HH54P 中间继电器。在调试中，根据斗式提升机被动滚筒转速，设定PLC 检测的计数次数，经过现场多次运行调试，修改程序时间及转速，并反复调整接近开关感应检测距离，直至达到最理想的运行效果。

6 测速保护技术应用效果

皮带式斗式提升机测速保护技术研究使用了该类型的接近开关后，经过近些年的车间生产系统的运行实践，斗式提升机再也未发生过皮带断裂、减速机断轴等设备故障。因为当以上事故发生时，斗式提升机的测速保护系统就会起作用，将接近开关动作信号发送到中控室的PLC 控制系统，PLC 控制程序迅速将斗式提升机报警停机，同时也避免了斗式提升机内部压料。我们认为斗式提升机测速保护技术使用的通用型接近开关，是对企业自动化控制系统的进一步完善，值得向其他旋转设备推广应用。

7 结语

经过几年的连续运行，斗式提升机测速保护装置运行稳定，能够对斗式提升机转速异常进行及时检测，再未发生堵转、断轴、皮带拉断及过载等故障，为阳极物料输送系统的稳定运行奠定了坚实的基础。并在其他设备如预热机等中得到推广应用，取得良好效果。