皮带运输机的电气保护和控制装置

皮带运输机的电气保护和控制装置主要有：拉绳开关、皮带跑偏检测开关、皮带打滑检测、皮带防撕裂检测、料流检测、堵料检测、皮带秤。

本文主要以火电厂输煤系统带式输送机保护装置为例，详细讨论了各种带式输送机保护装置的选型与安装。 1 各种带式输送机保护装置的选型与安装 带式输送机保护装置主要是指拉绳开关、跑偏开关、打滑开关、撕裂开关、料流开关、堵料开关以及料位开关和料位计等，它们主要用于皮带机输送系统的设备运行状态的检测报警、紧急停机以及联所控制等。 1.1 拉绳开关的选型与安装 拉绳开关是用于带式输送机紧急停机的一种现场操作保护装置。目前广泛应用的拉绳开关一般为无源机械式双向拉绳开关。拉绳开关按照一定间隔（约40m）固定安装于带式输送机两侧支架上，相互之间系上拉绳。紧急情况下，可以在带式输送机沿线任意位置拉动拉绳，触发拉绳开关动作，实现紧急停机。 选型原则及注意事项： (1) 根据不同应用场合，选择合适的动作灵敏度（操动力）的拉绳开关。最好选择可以调节操动力大小（动作拉力一般在100~400N）的产品。 (2) 选择带就地动作状态指示的产品。现在绝大多数产品都能够指示动作状态，有的甚至是声光指示。使用没有动作状态指示或者指示不明显的产品，将会给检修、调试以及运行操作带来极大的不便。 (3) 根据现场情况和运行条件选择自动复位或手动复位的产品。如果现场巡检人员少，皮带较长，可以选择能自动复位的产品；当选择自动复位的产品时，最好在控制系统内能够实现动作捕捉记忆功能，以便确定动作开关的具体位置，并且从控制逻辑上防止开关自动复位后马上自动重启设备。有些产品可以在安装时设定为自动复位或手动复位，如果有条件最好选择带有远方动作指示和远方复位的产品。 安装方法及注意事项： (1) 根据产品特性选择合理的安装间距、配置粗细合理的钢丝绳，钢丝绳的托架要求尽量光滑、托架间距不宜太长（托架间距一般应选择在2~3m）。部分厂家声称其产品安装间距可达100m甚至更长，但实际工程中应尽量控制在50m之内，避免过长的拉绳由于自重过重、阻力过大，影响操作、影响开关的复位；拉绳并非越粗越好（一般钢丝拉绳的直径不必也不宜超过5mm），应该与开关动作操动力大小匹配，事实上过粗过重的钢丝拉绳会造成开关处于

半动作状态，不但容易误动、而且容易造成开关机构元件劳损。 (2) 对于可以调节操动力的产品要合理整定动作灵敏度。调节操动力大小时，综合考虑现场环境条件（如震动、户外风吹等）以及皮带倾斜坡度、开关的安装间距、拉绳重量等因素。 (3) 钢丝拉绳不宜过紧，防止轻微触碰引起开关误动。安装时要考虑环境温度变化对拉绳长度的影响。根据经验，拉绳松紧度以侧向拉开15~25cm的距离时触发拉绳开关动作为宜。 (4) 应该在皮带机双侧安装拉绳开关。这是为了充分保证紧急操作的便利性，即是为了安全考虑。 (5) 选择合适的安装高度。主要应根据现场情况，尽量保证现场人员可以方便快速地触动拉绳。 (6) 选择合适的接线方式。拉绳开关通常都有常闭、常开接点各1个，一般使用常闭接点。由于拉绳开关数量较多，为了节省电缆，通常一条带式输送机所有拉绳开关的常闭接点串联后接入带式输送机的分合闸控制回路；对于很长的带式输送机，有时采用将沿线拉绳开关分段分组接入的方式。 (7) 拉绳开关一定要接入皮带机就地电气控制回路，并尽量避免使用过多的中间继电器来转接信号，拉绳回路电源应该使用对应的皮带机控制电源。这是确保拉绳开关能够可靠停机的重要保证之一。 1.2 跑偏开关的选型与安装 跑偏开关是用于检测带式输送机运行过程中输送带跑偏程度并进行报警的一种保护装置，也用于在皮带严重跑偏时自动触发紧急停机。目前广泛应用的跑偏开关一般为无源机械式两级跑偏开关。跑偏开关按照一定间隔（约50m）固定安装于带式输送机两侧支架上，跑偏开关的滚轮部分在受到偏离中心运转的输送带的边沿挤压后产生偏转，当滚轮偏转到一定角度时触发开关接点动作。 选型原则及注意事项： (1) 尽量选择二级或多级跑偏开关，可以检测皮带不同的跑偏程度，为控制系统提供更多的信息。 (2) 优先选择开关本体带动作记忆及动作状态指示的产品。由于皮带机是动态运转的，具备此功能，可以便于确定皮带发生跑偏的具体位置、分析跑偏原因，也便于设备调试和维护。 (3) 有条件可以选择非接触式跑偏开关。非接触式跑偏开关使光电接近开关代替滚轮检测皮带是否跑偏。其优点是寿命长、易于维护，缺点是价格昂贵。 安装方法及注意事项： (1) 选则合理的安装间距。皮带跑偏多发生在头尾两端，所以在距离皮带机头尾15m之内就应该安装跑偏开关，皮带机中部的跑偏开关安装间距一般应尽量控制在50m之内。 (2) 根据皮带机设备工艺要求选择合理

的跑偏范围。一般不允许皮带跑偏位移超出皮带宽度的1/5，不允许皮带跑偏擦碰到侧面的固定机构，皮带头尾两端允许跑偏的范围至少应控制在滚筒两侧的支撑机构之间。 (3) 跑偏开关的安装支架应该制作成可以沿皮带侧向调节跑偏开关位置的结构。这样是为了根据现场实际情况小范围调整允许跑偏的范围。 1.3 堵料开关的选型与安装 堵料开关是安装在落料斗或储料仓内检测料位的一种保护装置。带式输送机系统中两条输送机之间通常是通过管状落料斗连通，运行中当落料斗出口因各种原因受堵时物料会很快堵满整个落料斗乃至大量溢出。在落料斗中安装堵料开关可以在堵料事故发生的初期报警并触发紧急停机，从而避免大量堵料造成输送带打滑、驱动电机过载等严重后果。堵料开关按照不同的检测手段和工作原理划分，主要有阻旋式、射频导纳式、电极式、音叉式、活动挡板式、负压式等多种形式。 选型原则及注意事项： (1) 一般选择接触式的堵料开关。实际工程应用经验表明，在电厂输煤系统中，非接触式的堵料开关比较容易误动作，影响设备正常控制与运行。接触式的堵料开关的缺点是容易损坏、工作寿命较短。 (2) 可以选择具有动作后延时报警功能的堵料开关，并且动作延时报警时间应该可以调整设定。该功能可以过滤短时间物料冲击扰动，避免引起设备没有必要的停机。 (3) 尽量选择带动作指示的产品。由于堵料开关的触动机构是在落料斗的内侧，难以观察检查，开关外部本体上带动作指示则对于现场检查非常有用。 安装方法及注意事项： (1) 选择合适的安装位置。一般不应安装在物料可能直接冲击到的位置，通常安装在落料斗的侧面；还要选择合适的安装高度，既要高于正常运行状态下物料临时滞留的高度，又不能太接近落料斗上部。选择合适的安装位置，才能保证准确及时地检测到堵料状态。 (2) 对于需要通电工作的堵料开关，应该采用跟随皮带机的启停而启停的工作方式，以延长其工作寿命。 1.4 打滑开关的选型与安装 打滑开关是用来检测输送带与传动滚筒之间的滑动并进行报警的一种保护装置，可用于在输送带发生打滑时自动触发紧急停机。打滑开关的种类比较多，工作原理和检测方法也各有不同。比如按照检测方法划分，有直接检测输送带速度并与设定的标准速度比较的触轮式打滑开关，有检测从动轮转速并与设定的标准转速比较的打滑开关，有同时分别检测滚筒转速和输送带速度并进行比较的对比式打滑开关；按照内部工作原理分，有磁阻式、

磁电式、光敏式等等。很多打滑开关装置还能够实时提供输送带线速度或滚筒转速的信号显示和输出。 选型原则及注意事项： (1) 实际工程经验表明，通过检测从动轮转速来判断皮带是否打滑的非接触式的打滑开关比较适合在火电厂输煤系统中使用。但是这种类型的打滑开关的价格相对比较昂贵。 (2) 应该根据被检测皮带机的实际运动速度选择测量范围相对应的产品。通常皮带机正常运行时的皮带运行线速度约为2.5~4m/s，滚筒转速约为50~300rpm（与滚筒直径大小有关）。 (3) 除了同时分别检测滚筒转速和输送带速度并进行比较的对比式打滑开关之外，最好选用可以自动避开皮带机启动时低速状态的产品。由于输煤皮带的打滑报警实际上是低速报警，所以在皮带机启动过程中应该屏蔽打滑报警，可以采用皮带机启动时延时检测的方法（即启动开始后延时一段时间待皮带机达到正常转速后接通打滑开关工作电源），但是实现起来比较麻烦。有些产品可以自动避开皮带机启动时低速状态：皮带机启动的同时给打滑开关供电，打滑开关得电工作后延时一段时间后才开始正常检测皮带速度。 (4) 有条件，尽量选择带实际速度显示并可以远程传送速度信号的产品。 安装方法及注意事项： (1) 根据不同的产品类型选择合适的安装方式。 (2) 非接触式打滑开关应尽量安装在远离强电磁场干扰的位置，并罩上金属罩。 (3) 打滑报警值的设定应该进行现场实测后设置。每个皮带机的速度参数一般都不相同，实际的皮带运转速度还受到皮带机安装方式及其结构的影响，所以必须逐一设置每条皮带机的打滑开关的动作报警值。 1.5 撕裂开关的选型与安装 撕裂开关是检测输送带纵向撕裂并报警的一种保护装置，可用于在输送带发生撕裂时自动触发紧急停机。大部分撕裂发生在输送带尾部落料斗出口，由于物料中的大块硬物卡在落料斗出口而刮伤甚至刮穿输送带，有些撕裂的发生常常是由于输送带支架和托辊变形等原因造成的。按照不同的检测手段和工作原理划分，有安装于输送带下方的光电式和导电橡胶式撕裂开关；有安装于输送带下方的拉线式开关；有安装于输送带尾部落料斗出口的挡板式撕裂开关；此外，还有振动感应式撕裂开关等等。 选型原则及注意事项： (1)皮带撕裂大部分发生在落料斗出口处，比较有效的检测手段是选择活动挡板式的撕裂开关安装在落料斗出口处。活动挡板式的撕裂开关的优点是可以在第一时间甚至在撕裂发生前就可以检测并报警；缺点是只能检测由于物料中的大

尺寸硬物可能造成的撕裂，并且安装维护麻烦、容易卡堵。 (2)对于皮带接头较多、脱皮较多的皮带机，不宜选择下托式的撕裂检测开关。皮带机上翘起的脱皮可能会造成开关误动。 (3)选择在短时间扰动下可以自动复位的产品，过滤掉非撕裂扰动。由于输煤系统现场环境复杂、物料中的杂物多、皮带上常常会有脱皮现象等等，选择可以在短时间扰动下自动复位的产品，能够避免不必要的保护停机。 安装方法及注意事项： (1)活动挡板式撕裂开关的活动挡板应该进行耐磨处理，并应该做到便于拆卸更换。 (2)下托式的撕裂检测开关的钢丝绳或者导电橡胶管等检测部分应该和皮带保持合理的安装距离，既要保证能够检测到撕裂发生，又要避免距离太近时皮带晃动引起的误动。 1.6 料流开关的选型与安装 料流开关是检测输送带上是否有物料的保护装置，有的产品可区分不同流量大小，在流量超大时还可以提供超载报警。料流开关有时还用来触发降尘除尘设备如水喷淋装置和除尘器等联锁工作。按照不同的检测手段和工作原理划分，主要有安装在输送带上方的悬臂式或链锤式料流开关、安装在输送带下方的称重式料流开关两种。 选型原则及注意事项： (1) 优先选择非接触式的料流检测开关。接触式的料流开关寿命短、易变形，甚至其检测机构受到物料冲击脱落后会掉进物料中。 (2) 选择接触式的料流检测开关时，要选择结构坚固的产品，以保证能够承受物料的长期冲击。 (3) 称重式料流开关也是一种比较理想的选择。称重式料流开关的检测机构安装于皮带下面，通过检测皮带上物料施加给皮带的压力判断料流流量的变化。这种料流开关的工作原理类似于皮带秤，优点是不会对物料产生污染、可以反映物料流量的细微变化，缺点是价格昂贵。 安装方法及注意事项： (1) 根据不同的产品类型选择合适的安装方式。 (2) 安装于皮带上部的料流检测开关、特别是接触式的料流检测开关，应该采用门字型支架，保证结构结实稳固。 1.7 料位开关（料位计）的选型与安装 电厂输煤系统通常是通过料位开关和料位计结合实现煤仓料位检测。由于在煤仓下部安装料位检测设备比较麻烦，并且检修也不方便，目前大部分电厂在煤仓顶部安装料位计检测料位的变化并实现低料位的监测与报警，同时在煤仓顶部落料口附近安装料位开关用于检测高料位并报警。 选型原则及注意事项： (1) 料位计通常选用超声波料位计。由于煤仓内的粉尘浓度大、煤粉发热温度升高会在仓内形成水汽等原因，雷达料位计、射

频导纳料位计等其它种类的料位计不适合这种工况下使用。 (2) 超声波料位计的量程应该大于现场实际测量的距离。通常，实际测量范围超出量程以外时，超声波料位计显示的料位数据是没有意义的。 (3) 选用接触式的阻旋开关等料位开关时，要先现场实地测量后，选择合适的加长杆。 (4) 料位开关的延长部分宜选择有挠性结构的加长杆。链式加长机构相对容易脱落并可能互相缠绕，不太适合在电厂煤仓中使用。 安装方法及注意事项： (1) 超声波料位计的探头不宜安装过深。通常，超声波料位计的探头附近有一个约1m的盲区。如果探头安装过深，再加上探头自身具有一定长度，可能会在煤仓内煤位较高时进入超声波料位计探头的测试盲区，造成料位数据不准确，影响运行判断和控制操作。 (2) 料位开关的安装位置应选择在落煤口侧面不会受到煤流冲击但尽量接近落煤口的位置。 (3) 同时安装高料位开关、高高料位开关时，应该使它们之间保持足够的距离，防止相互碰撞缠绕。 2 各种带式输送机保护装置的选型与安装注意事项总结 如前所述，每一种皮带机保护装置都有自身的选型及安装要求，但是它们也有一些共同点。下面就此进行简要总结。 (1) 选择的产品应符合现场环境要求。如防尘、防水、抗震等性能。特别是要充分考虑防水性能，因为大部分的带式输送机的现场是露天的、而且经常需要用水冲洗。最好对样品进行模拟测试后再作出选择。 (2) 选择触点开关动作灵活、触点开合分明的产品。触点开合晦涩、似断非断、似合非合，是保护开关的最大缺陷，容易引起设备误启误停、甚至会危害到设备及人身安全。 (3) 安装开关本体时应考虑合适的位置、方向及角度，尽量使动作机构不易受到粉尘、污水的污染；确保安装工艺质量，接头应紧固可靠、接线孔应密封良好。 (4) 在控制系统中合理判断保护开关报警信号的可信度。比如可以通过延时程序将瞬时扰动信号过滤，同时通过料位开关和料位计的信号判断煤位等等。皮带机设备不宜短时间反复启停，保护装置在故障状态下要可靠动作，但不能经常误动，影响设备寿命甚至损坏设备，同时也会给运行操作带来不必要的麻烦。 3 结束语 带式输送机保护装置的选型与安装是一个综合性的话题，这里篇幅有限不可能面面俱到，只能就其中最关键、最主要的方面进行原则性的讨论。总之，要全面考虑各种因素，科学选型、正确安装，才能使带式输送机保护装置真正起到安全保护的作用。