皮带机安全装置在冶金行业皮带机上的运用

陈栋

摘要：本安全装置是针对目前工厂皮带机故障频发导致的工伤和工亡事故而设计的。由于工厂很多皮带机采用远程控制的方式，现场没有专门的控制节点，并且在作业的时候，如果现场人为违反工作票操作制度，会导致很多突发事故，以至于引发一系列的致残、工亡等事故的发生。钢铁行业仅皮带机每年就造成上百起工伤、工亡等恶性安全事故。工作票曲于形式，违反工作票的规定也能违章作业，这就导致一些人为因素疏忽的现象引发工亡事故的发生。如何能够保证安全的条件下，进行一系列的安全生产和维护工作，这是本次皮带机安全装置专利设计的目的。

关键词：皮带机；安全装置；工厂皮带机；运用

该设计采用一套远程控制故障状态信号装置和开机设备进行电子密码锁互锁设计，通过检修密码设定、开机报警提示延时启动的方式进行安全防护从而实现了皮带机安全装置专利设计。该设计更趋于是一个系统的电控操作的逻辑设计，从而规避了人为因素，保证了设备正常运行的前提下，杜绝了安全事故的发生。

1技术背景

冶金企业铜冶炼生产有很多的皮带机生产线，除部分是单台机组外，很多都是流水线式皮带机控制装置。该装置也有一套安全防护装置。由于生产过程紧，很多人为了抢修设备，或者作业手续不全，以及人为监护失职的原因导致恶性事故的发生。皮带机屡屡出现工亡事故的发生。严重影响了企业的形象，也为如何皮带机的安全生产提出了一个严峻的课题。如何针对现场情况实现皮带机安全生产和维修是我们本次设计的目的。

2皮带机安全装置内容

本皮带机安全装置专利设计是采用三菱PLC和触摸屏，通过设置随机口令的方式对皮带机进行开机和检修作业。现场皮带机附近都会有一个通讯联络箱，内部有二次开关对该皮带机进行分段控制。当皮带机出现问题后，该处巡检人员可以在分段箱处按下故障处理申请。在远程监控处会及时给予全程停机需求。申请一经批准，该段皮带机会自动被切断，不具备开机条件。同时在切断时会有喇叭语言警示，该段皮带机处于停机准备阶段，倒计时15s后停机。停机后在该分段箱处会随机给一个开机密码。只有维修人员检修完毕后通过电话的方式通知控制室，该段故障已经出来完毕具备开机条件才可以开机。开机时同时有语言警示60s开机倒计时准备。可以及时准备的为处理问题的人员提供足够的疏散和警示作用。如果设备依然存在问题，依然需要进行申请，还需要随机密码进行开机。否则谁也无法进行开机。本装置采用PLC、触摸屏、远控通讯控制箱的方式将所有受控皮带机联系成一个整体。采用随机动态密码的方式对生产开机和维护进行了区分。开机有60s倒计时准备，停机有15s停机准备。通过这些控制方式的改变实现皮带机安全装置专利的设计。从该装置如（图1）所示。

皮带机安全装置设计原理图示说明：通过软件设计利用PLC对各皮带机进行通讯控制，利用检修随机口令进行开机联锁，同时该通讯联络箱还有该皮带机二次控制按钮，采用双保险的方式实现检修和生产故障处理的目的。从根本上杜绝了人为因素导致的不利影响。每个皮带机都有一个小的PUP面板，该面板设计维护进入口令和生产进入口令。一旦申请停机命令执行后，会动态随机给一个检修后开机口令。该口令只有输到控制室触摸屏内才具备开机条件。这样就从根本上杜绝了人员的不安全行为导致的安全事故的发生。开机时会有60s的倒计时设置，停机时有15s的倒计时设置。该设置可以根据现场情况进行调整。

3皮带机安全保护功能

皮带机具有沿线紧停、皮带跑偏、电机过流、主回路紧停和启动预警等保护功能，覆盖皮带机全程。

3.1沿线紧停保护

#1、#2和#3皮带机分别对应在皮带沿线设有1个、2个和3个沿线紧停开关，覆盖皮带机全程。如遇有异常情况需紧急停机，现场运行监护人员拉动#3皮带机沿线紧停开关，可实现全部皮带机立即停机；拉动#2皮带机沿线紧停开关，可实现#1和#2皮带机立即停机；拉动#1皮带机沿线紧停开关，可实现#1皮带机立即停机，同时将沿线紧停开关动作点反馈到总控室操纵台，并报警。

3.2皮带跑偏保护

#1、#2和#3皮带机分别对应在皮带两侧设有4个、4个和6个跑偏开关。如皮带机皮带出现跑偏碰到跑偏开关，会触发跑偏开关动作，#1、#2和#3皮带机会立即停机，同时将跑偏开关动作反馈到总控室操纵台，并报警。

3.3电机过流保护

#1、#2和#3皮带机电机均设有过电流保护，如其中任一皮带机电机出现过电流动作时，所有皮带机立即保护停机，同时将过流继电器动作反馈到总控室操纵台，并告警。查清故障原因后，维修人员可通过按动过电流继电器“RESET”按钮进行复位。

3.4主回路紧停保护

在总控室操纵台和#3驱动站电气柜门上分别设有主回路紧停按钮，按下紧停会切断控制及主回路动力电源，使皮带机停止动作。

3.5皮带机启动预警

#1、#2和#3皮带机分别对应在皮带沿线设有1个、2个和5个启动警报。系统启动时，启动警报首先进行预警，预警结束后相应皮带机启动。

4长距离、多点式控制系统信号抗干扰功能

总控室与#3驱动站距离长（约1300m），采用220V交流电源作为信号电源，线路上会产生较大的感应电压（经计算和测量，最大感应电压为130V左右），中间继电器会因感应电压频繁跳动，影响信号传输的准确性和稳定性，并影响PLC使用寿命。

鉴于此，在总控室和#3驱动站之间敷设KVVR2212×1.5铠装控制电缆，主要用于总控室与#3驱动站、总控室与皮带机沿线紧停、总控室与皮带机跑偏等信号传输，它们之间使用24VDC电源作为信号电源，在更好地防止外力伤害的同时，屏蔽外部干扰因素，有效避免长距离传输造成的信号干扰问题。经计算测量，感应电压接近于0V，满足实际需要。总控室至皮带机启动预警及电磁制动等必须采用交流电源的电缆仍使用原电缆，与铠装控制电缆分开敷设，以减少信号干扰。

5改进效果

根据现场情况进行合理布线并进行逻辑关系的分析同时进行编程设计。改进效果：①改进后设备停机检修和生产开机由原来的两张皮变成一条逻辑链，通过严谨的军事化口令的模式提高了设备的安全性能。杜绝了工伤或工亡事故的发生。②适合在很多煤矿皮带机控制方式上改进，在不破坏原有设施的基础上，单独安装这一套维护生产开停机系统，可以有效的保证了皮带机安全装置的性能。③本装置设计不属于单纯的程序设计，而是采用现代化的电控装置实现的一整套人机安全系统，从而杜绝了人为因素导致的安全事故的发生，适合在很多类似场合推广使用。

皮带机安全装置在冶金行业皮带机上的运用，成功解决了原控制系统线路老化、原理复杂、故障点多和维修难度大等问题，对长距离、多点式控制系统具有良好的借鉴和参考作用，实现了皮带机的安全生产和维修。

参考文献

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[2]朱学军.PLC顺序控制方法研究[J].组合机床与自动化加工技术,2003(11):31-39.

[3]刘晓光.皮带机回程保护装置的设计与应用[J].硅谷，2014，7（10）：17-19.