Оренбургский государственный университет
Задачи автоматизации ленточных конвейеров
Серегин А.А.
В современном промышленном производстве, в добывающей отрасли широко используется конвейер. Это механизм непрерывного действия, предназначенный для перемещения сыпучих или штучных грузов в горизонтальном, наклонном и вертикальном направлениях. Непрерывность действия подразумевает отсутствие циклов в его работе, то есть движение осуществляется без остановок на погрузку и разгрузку.
Конвейеры разделяется по типу тягового органа - ленточные, цепные, канатные, и по типу грузонесущего органа - ленточные, скребковые, пластинчатые, тележечные, роликовые и т.д.
Для перемещения сыпучих грузов, особенно в горно-добывающей, химической, строительной промышленности часто используется ленточный конвейер, тяговый орган которого закольцован вокруг тягового и натяжного барабана. По конструкции такие конвейеры также подразделяются на горизонтальные, вертикальные, наклонные, передвижные, поворотные, желобчатые и т.д.
Основными частями этого механизма являются сама лента, приводной, натяжной барабаны, опорные ролики и планки, тормозные устройства для роликов (при необходимости) и приводного барабана, редуктор, соединительная муфта. Натяжное устройство предназначено для предотвращения провисания ленты, ее проскальзывания относительно приводного барабана в статическом и динамическом режимах. Диаметры барабанов должны быть максимально большими (обычно на 20-40% больше опорных роликов) для уменьшения износа ленты на изгиб.
Несмотря на простоту конструкции и принципа действия в ленточных конвейерах существуют следующие проблемы.
1. При пуске длинных конвейеров возможна пробуксовка ленты относительно приводного барабана, что приводит к ее повышенному износу, перегреву и возгоранию. На рисунке 1 приведена осциллограмма пуска конвейера [1], на которой видно, что скорость ленты в самом начале меньше, чем окружная скорость барабана.
Момент силы трения ленты о барабан МТР должен быть больше момента силы сопротивления движению ленты МС. Чтобы не происходила пробуксовка ленты, важно соблюдать условие Эйлера:
THБ / TСБ < емб,
где б - угол обхвата барабана лентой, рад;
м - коэффициент трения скольжения между лентой и барабаном;
Tнб, Tсб - натяжение ленты в набегающей и сбегающей точках приводного барабана.
Рисунок 1 - Непосредственный пуск ленточного конвейера загруженного горной массой 61 тонной
При пуске за счет динамических сил увеличивается натяжение в набегающей точке, а в сбегающей уменьшается. Поэтому условие (1) может нарушаться. Чтобы предотвратить это возможно:
1) уменьшить влияние динамических сил за счет более плавного пуска;
2) уменьшить соотношение (Tнб+dT)/(Tсб+dT) путем предварительного увеличения натяжения ленты на величину dT.
Проблема увеличения, даже кратковременного, натяжения не всегда решается, так как это увеличивает износ ленты и может привести к ее обрыву. Поэтому только плавный пуск с помощью регулируемого электропривода является наиболее правильным техническим решением.
2. При неправильном расположении (непараллельности) барабанов, а также неравномерной поперечной загрузки ленты может возникнуть так называемый сход ленты в сторону. В этом случае происходит износ ленты, и, возможно, возгорание материалов от сил трения.
Устранение схода ленты осуществляется с помощью тщательного монтажа элементов конструкции и применении специальных цилиндрически-конических барабанов (рисунок 2).
Рисунок 2 - Цилиндрически-коническая форма барабана
Наибольший интерес представляют системы автоматического устранения схода ленты с помощью, например, поворотных роликов.
3. В процессе работы конвейера возможно разные аварийные ситуации, такие как, например, заклинивание ленты, сход ленты с роликов, обрыв и т.д. Техническая неисправность может привести к серьезным эконмическим потерям. Решение этой проблемы может быть в автоматизации.
Автоматизация ленточных конвейеров как правило применяется для:
- контроля только пуска и остановки;
- непрерывного контроля за работой конвейера и эго элементов.
Автоматизация пуска и остановки заключается в контроле следующих параметров:
- контроль перегрузки двигателя по выдержке максимально возможного времени пуска;
- контроль движения ленты с номинальной скоростью (не менее 75%) после пуска; монтаж ленточный конвейер конический
- контроль состояния электропривода (последней пусковой ступени, аварии устройства плавного пуска или частотного преобразователя и т.д.);
- контроль завала перегрузочного пункта.
Согласно правилам безопасности эксплуатации к ленточному конвейеру предъявляются следующие определенные требования:
- возможность ручного управления при пуско-наладке;
- присутствие ограждения с блокировкой пуска электропривода с пульта управления при ее нарушении;
- недопустимо повторный запуск двигателя при срабатывании электрических защит.
Для контроля скорости ленты используются датчики на основе микромашин постоянного тока (тахогенераторов), или бесконтактные импульсные датчики. Ролик датчика прижимается пружиной к ленте или собственным весом.
Рисунок 3 - Датчик скорости ленты импульсный
Сход ленты можно проконтролировать специальным датчиком - конечным выключателем. На его рычаг лента будет воздействовать через дополнительный ролик (рисунок 4).
Рисунок 4 - Датчик схода ленты
На длинных конвейерах обязательной является система безопасности, позволяющая отключить экстренно отключить механизм с любой точки по его длине. Для этого применяю кабель-тросовые выключатели (рисунок 5 [2]). Гибкий трос натянут вдоль конвейера и соединен с конечным выключателем. При нажатии на трос последний срабатывает и отключает привод.
Рисунок 5 - Кабель-тросовые выключатели
Для контроля состояния металлической тросовой основы резинотросовых лент используют устройства, которые определяют повреждение тросов при ее движении, автоматически суммируют длины повреждений тросовой основы по длине ленты и выдают команды на отключение конвейера при достижении критических значений.
Таким образом, несмотря на простоту конструкции, ленточный конвейер имеет достаточной большой круг задач, требующих автоматизации.
Список литературы
1. Антоняк, Е. Экспериментальное определение влияния тиристорного стартера на динамику пуска ленточного конвейера / Е. Антоняк // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2005. - №12. - С.230-235.