Содержание статьи
- Введение в системы контроля конвейерных лент
- Датчики контроля схода ленты
- Датчики обрыва и повреждения ленты
- Датчики пробуксовки приводного барабана
- Системы аварийного останова
- Схема подключения к системе управления
- Требования промышленной безопасности
- Периодичность проверки датчиков
- Часто задаваемые вопросы
Введение в системы контроля конвейерных лент
Ленточные конвейеры являются основным средством транспортировки материалов на промышленных предприятиях различных отраслей. Безопасность и бесперебойная работа конвейерных линий напрямую зависит от надежности систем контроля и защиты. Согласно статистическим данным горнодобывающих предприятий, около тридцати процентов остановок транспортеров связано с повреждениями конвейерной ленты, при этом большую часть аварийных ситуаций можно предотвратить при использовании современных датчиков контроля.
Системы контроля схода и обрыва конвейерной ленты представляют собой комплекс технических устройств, обеспечивающих мониторинг состояния ленты и автоматическое отключение привода при возникновении аварийных ситуаций. Основные функции этих систем включают предотвращение бокового схода ленты, обнаружение разрывов и повреждений, контроль пробуксовки на приводных барабанах и обеспечение возможности экстренной остановки конвейера из любой точки по его длине.
Датчики контроля схода ленты
Датчики контроля схода ленты предназначены для предупреждения и предотвращения бокового смещения конвейерной ленты с роликоопор. Боковой сход ленты может привести к серьезным повреждениям оборудования, порче транспортируемого материала и создать опасность для персонала. Датчики устанавливаются парами по обеим сторонам конвейера и реагируют на отклонение ленты от центрального положения.
Типы датчиков контроля схода
| Тип датчика | Принцип действия | Преимущества | Область применения |
|---|---|---|---|
| Ролико-рычажные | Механическое воздействие ленты на ролик, установленный на рычаге | Простота конструкции, надежность, не требует электропитания | Конвейеры средней и тяжелой категории |
| Концевые выключатели | Срабатывание при достижении лентой крайнего положения | Высокая точность срабатывания, быстрая реакция | Конвейеры с высокими требованиями к точности |
| Емкостные датчики | Изменение емкости при приближении края ленты | Бесконтактный контроль, отсутствие износа | Конвейеры в агрессивных средах |
| Индуктивные датчики | Регистрация металлических элементов ленты | Высокая чувствительность, долговечность | Ленты с металлокордом |
Принцип работы и установка
Датчики контроля схода ленты устанавливаются с обеих сторон конвейера на расстоянии, равном десяти процентам от ширины конвейерной ленты от её края. При отклонении ленты от вертикали на угол пятнадцать градусов срабатывает первая пара контактов, подающая предупредительный сигнал. При дальнейшем отклонении на тридцать градусов срабатывает вторая пара контактов, что приводит к аварийному отключению привода конвейера.
Пример установки датчиков
Для конвейера шириной 1200 миллиметров датчики устанавливаются на расстоянии 120 миллиметров от краев ленты с каждой стороны. Рекомендуется размещать датчики за пять-десять метров перед приводным и натяжным барабанами, а также в местах наиболее вероятного схода ленты по трассе конвейера.
Контактный ролик датчика находится в постоянном контакте с краем ленты. В случае нештатного отклонения ленточного полотна от горизонтального положения, его край взаимодействует с контактным роликом, отклоняя его от вертикального положения. Установленные в датчике микровыключатели передают сигнал аварии в систему управления, и оборудование останавливается до устранения причины схода.
Датчики обрыва и повреждения ленты
Датчики обрыва ленты предназначены для обнаружения разрывов конвейерной ленты и её повреждений, таких как продольные порезы, выпирание стальных тросов, надрывы краев и износ поверхности. Своевременное обнаружение повреждений позволяет предотвратить дальнейшее разрушение ленты и сократить время простоя на ремонт.
Датчики контроля провисания холостой ветви
При обрыве конвейерной ленты или значительной перегрузке происходит провисание холостой (возвратной) ветви конвейера. Датчики провисания устанавливаются под лентой и реагируют на увеличение прогиба ленты. Конструкция датчика включает подпружиненный рычаг с контактным роликом. При провисании ленты её тыльная сторона нажимает на ролик, что приводит к срабатыванию микропереключателя и отключению привода.
Расчет допустимого провисания
Допустимое провисание холостой ветви ленты между роликоопорами рассчитывается по формуле:
f = L × 0,01
где f - допустимое провисание в метрах, L - расстояние между роликоопорами в метрах. Например, при расстоянии между роликоопорами 3 метра, допустимое провисание составляет 30 миллиметров. Датчик настраивается на срабатывание при превышении этого значения на пятьдесят процентов.
Датчики контроля повреждений ленты
| Тип повреждения | Метод обнаружения | Место установки датчика | Время реакции |
|---|---|---|---|
| Частичный разрыв ленты | Контрольный трос под лентой | Под холостой ветвью | 0,5-1 секунда |
| Выпирание тросов | Механический контакт с контрольным элементом | Под рабочей и холостой ветвями | Мгновенно |
| Продольный порез | Индуктивный контроль металлокорда | Вдоль рабочей ветви | 1-2 секунды |
| Износ поверхности | Ультразвуковой контроль толщины | В точках максимальной нагрузки | Непрерывный мониторинг |
Для комплексного контроля состояния конвейерной ленты необходимо установить датчики как под рабочей, так и под холостой ветвью. Поперек конвейерной ленты натягивается один или два контрольных троса, один конец которого крепится к ставу конвейера, а другой к фиксатору с установленным индуктивным или магнитным выключателем. Когда обрывок резины или выпирающий трос зацепляет натянутый контрольный трос, фиксатор срывается, цепь размыкается и подается электрический сигнал на остановку конвейера.
Датчики пробуксовки приводного барабана
Пробуксовка приводного барабана относительно конвейерной ленты является одной из наиболее распространенных неисправностей ленточных конвейеров. Причинами пробуксовки могут быть недостаточное натяжение ленты, износ футеровки барабана, попадание влаги или масла на поверхность барабана, перегрузка конвейера. Длительная пробуксовка приводит к интенсивному износу ленты, нагреву барабана и может стать причиной возгорания.
Принципы контроля скорости ленты
Датчики контроля пробуксовки работают по принципу сравнения скорости вращения приводного барабана и скорости движения ленты. Для этого используются два датчика: один жестко закрепляется на валу приводного барабана, второй контактирует с лентой через прижимной ролик. Импульсные сигналы от обоих датчиков поступают в блок сравнения.
| Тип датчика скорости | Точность измерения | Диапазон скоростей | Особенности применения |
|---|---|---|---|
| Тахогенераторный | Высокая (±2%) | 0,5-6 м/с | Требует регулярного обслуживания |
| Импульсный индуктивный | Очень высокая (±1%) | 0,1-10 м/с | Предпочтителен для шахтных условий |
| Оптический энкодер | Максимальная (±0,5%) | 0,1-8 м/с | Чувствителен к запыленности |
| Герконовый | Средняя (±3%) | 0,3-5 м/с | Экономичное решение |
Настройка порога срабатывания
Система защиты от пробуксовки настраивается таким образом, чтобы отключение привода происходило при снижении скорости ленты до семидесяти пяти процентов от номинальной. Это значение выбрано как оптимальное, позволяющее избежать ложных срабатываний при кратковременных колебаниях нагрузки, но гарантирующее своевременное обнаружение аварийной пробуксовки.
Практический пример настройки
Конвейер с номинальной скоростью ленты 2 метра в секунду. Датчик на приводном барабане выдает 60 импульсов на один оборот. Датчик на ленте настроен на выдачу аналогичного количества импульсов при прохождении двухметрового участка ленты. Система сравнения фиксирует пробуксовку, когда разность частот превышает двадцать пять процентов в течение более трех секунд.
Датчик контроля скорости устанавливается у приводной головки конвейера таким образом, чтобы резиновый ролик датчика соприкасался с лентой по холостой ветви. Приводной ролик должен находиться на расстоянии около 250 миллиметров от опорного горизонтального ролика конвейера для уменьшения колебаний вдоль продольной оси.
Системы аварийного останова
Системы аварийного останова предназначены для обеспечения возможности быстрой остановки конвейера из любой точки по его длине при возникновении опасной ситуации. Основными элементами системы являются тросовые выключатели и кнопки аварийной остановки.
Тросовые выключатели аварийной остановки
Тросовый аварийный выключатель является наиболее эффективным средством обеспечения безопасности на протяженных конвейерных линиях. Устройство приводится в действие металлическим тросом, протянутым вдоль конвейерной ленты со стороны прохода для обслуживания. При воздействии на трос в любой точке по всей длине конвейера датчик выдает сигнал на немедленную остановку.
| Характеристика | Односторонний выключатель | Двусторонний выключатель |
|---|---|---|
| Максимальная длина троса | 50-80 метров | 100-125 метров |
| Место установки | В начале или конце конвейера | Посередине конвейерной линии |
| Количество выходов | 2 релейных выхода | 4-6 релейных выходов |
| Способ возврата | Ручной сброс | Ручной сброс |
| Степень защиты | IP65-IP67 | IP67-IP68 |
Тросовый выключатель срабатывает при натяжении троса, которое приводит к отключению конвейерной линии. Конструкция предусматривает отключение также и при обрыве троса, что обеспечивает дополнительный уровень безопасности. Рабочее положение рычага управления вертикальное, к рычагу зажимами крепится трос, натяжение которого обеспечивается действием пружины.
Кнопки аварийной остановки
Согласно требованиям ГОСТ 12.2.022-80, конвейеры малой протяженности до десяти метров в головной и хвостовой частях должны быть оборудованы аварийными кнопками для остановки. Конвейеры большой протяженности должны быть дополнительно оборудованы выключающими устройствами для остановки в любом месте. При оснащении всей трассы конвейеров тросовым выключателем, аварийные кнопки в головной и хвостовой частях допускается не устанавливать.
Схема подключения к системе управления
Датчики контроля конвейера подключаются к системе автоматического управления, которая обеспечивает контроль работы оборудования, обработку сигналов от датчиков и управление приводом конвейера. Система управления может быть выполнена на базе программируемых логических контроллеров или специализированных устройств управления конвейерами.
Принципы построения системы управления
Аппаратура автоматизации конвейерных линий должна обеспечивать автоматический контроль и защиту каждого из конвейеров, автоматическое управление линиями в заданном режиме, сигнализацию и блокировку с перегрузочным оборудованием. Система включает следующие основные элементы: программируемый контроллер, блоки входных и выходных сигналов, устройства сигнализации, пульты управления.
| Элемент системы | Функция | Тип сигнала | Количество каналов |
|---|---|---|---|
| Датчики схода ленты | Контроль положения ленты | Дискретный (контакт) | 4-8 на конвейер |
| Датчики обрыва ленты | Контроль целостности ленты | Дискретный (контакт) | 2-4 на конвейер |
| Датчики пробуксовки | Контроль скорости движения | Импульсный | 2 на конвейер |
| Тросовые выключатели | Аварийная остановка | Дискретный (контакт) | 1-3 на конвейер |
| Тепловые датчики | Контроль температуры | Аналоговый | 2-6 на конвейер |
Подключение датчиков
Датчики с контактными выходами подключаются последовательно в шлейф аварийной защиты. При срабатывании любого датчика в шлейфе происходит размыкание цепи управления и отключение контактора привода конвейера. Для возможности определения конкретного сработавшего датчика применяются адресные модули, которые передают информацию о номере датчика в систему управления по цифровому каналу связи RS-485.
Импульсные датчики скорости подключаются к специализированным блокам обработки, которые преобразуют частоту импульсов в аналоговый сигнал или цифровое значение скорости. Блок сравнения анализирует соотношение скоростей приводного барабана и ленты, при превышении заданного порога разности формируется сигнал на отключение привода.
Пример расчета количества датчиков
Для конвейера длиной 300 метров требуется:
- Датчики схода ленты: 8 штук (по 4 с каждой стороны через каждые 100 метров плюс у барабанов)
- Датчики провисания: 4 штуки (через каждые 100 метров)
- Датчики пробуксовки: 2 штуки (на приводном барабане)
- Тросовые выключатели: 3 штуки (двусторонние, перекрывающие всю длину)
- Кнопки аварийной остановки: 2 штуки (у приводной и натяжной станций)
Интерфейсы связи
Для организации работы нескольких конвейеров контроллеры связываются между собой каналом передачи информации по интерфейсу RS-485. Это позволяет реализовать каскадное управление конвейерной линией, когда пуск осуществляется в последовательности, исключающей завал мест перегруза, путем включения каждого подающего конвейера только после установления рабочей скорости на принимающем конвейере. Автоматически подается предупредительная звуковая сигнализация длительностью не менее шести секунд перед пуском.
Требования промышленной безопасности
Требования к системам безопасности ленточных конвейеров регламентируются рядом нормативных документов. Основными являются ГОСТ 12.2.022-80 «Конвейеры. Общие требования безопасности» и Приказ Минтруда России от 18.11.2020 № 814н «Об утверждении Правил по охране труда при эксплуатации промышленного транспорта».
Основные требования к системам контроля
| Требование | Нормативный документ | Содержание требования |
|---|---|---|
| Автоматический контроль | ПОТ Р М-029-2003 | Аппаратура автоматизации должна обеспечивать автоматический контроль и защиту каждого конвейера |
| Аварийная остановка | ГОСТ 12.2.022-80 | Обеспечение возможности остановки конвейера в аварийной ситуации из любого места |
| Сигнализация | Приказ Минтруда 814н | Наличие звуковой и световой предупредительной сигнализации перед пуском |
| Блокировки | ПОТ Р М-029-2003 | Блокировка пуска при открытых ограждениях и неисправности защитных устройств |
| Заземление | ГОСТ 12.2.022-80 | Наличие защитного заземления электрооборудования, брони кабелей, рамы конвейера |
Проверка перед пуском конвейера
Перед пуском ленточного конвейера должны быть проверены следующие элементы и системы: состояние транспортерной ленты и её стыков, исправность звуковой и световой сигнализации, исправность сигнализирующих датчиков и блокировок, наличие и работоспособность противопожарной защиты конвейера для пожароопасных условий работы, надежность работы устройств аварийной остановки, правильность натяжения конвейерной ленты, наличие и исправность роликов, наличие защитного заземления, наличие и надежность ограждений приводных, натяжных и концевых барабанов.
Требования к взрывозащищенному исполнению
Для работы в условиях взрывоопасных сред датчики и устройства управления должны иметь взрывозащищенное исполнение с соответствующей маркировкой. Датчики должны соответствовать требованиям ГОСТ 24754-2013 «Электрооборудование рудничное нормальное» для применения на конвейерах в подземных выработках рудников и шахт, не опасных в отношении взрыва газа и угольной пыли. Для опасных по газу и пыли шахт применяется взрывозащищенное оборудование с маркировкой РВ (рудничное взрывобезопасное).
Периодичность проверки датчиков
Регулярная проверка работоспособности датчиков и систем контроля является обязательным условием безопасной эксплуатации конвейерного оборудования. Периодичность проверки определяется требованиями промышленной безопасности и рекомендациями производителей оборудования.
Еженедельная проверка
Еженедельно должна проводиться проверка всех датчиков системы контроля конвейера. Проверка включает визуальный осмотр датчиков на предмет механических повреждений, загрязнений и правильности установки. Необходимо проверить срабатывание датчиков путем имитации аварийной ситуации при остановленном конвейере. Для датчиков схода ленты проверяется срабатывание при отклонении контактного ролика, для тросовых выключателей проверяется срабатывание при натяжении троса.
| Вид проверки | Периодичность | Содержание работ | Ответственный |
|---|---|---|---|
| Визуальный осмотр | Ежедневно | Проверка целостности датчиков, отсутствия повреждений, загрязнений | Оператор конвейера |
| Функциональная проверка | Еженедельно | Проверка срабатывания всех датчиков путем имитации аварийных ситуаций | Механик участка |
| Техническое обслуживание | Ежемесячно | Очистка датчиков, проверка креплений, регулировка, смазка подвижных частей | Служба главного механика |
| Калибровка | Ежеквартально | Проверка и настройка параметров срабатывания, измерение характеристик | Специализированная служба |
| Комплексная проверка | Ежегодно | Полная проверка системы, измерение всех параметров, ремонт или замена | Специализированная организация |
Методика проверки датчиков
Проверка датчиков контроля схода ленты выполняется путем механического отклонения контактного ролика или рычага датчика. При этом должно произойти срабатывание микропереключателя, о чем свидетельствует соответствующая индикация на пульте управления или контроллере. Проверяется срабатывание обеих ступеней защиты при отклонении на пятнадцать и тридцать градусов.
Датчики провисания ленты проверяются путем приложения усилия к подпружиненному рычагу снизу, имитируя провисание ленты. Усилие должно быть достаточным для преодоления сопротивления пружины и срабатывания микропереключателя. Проверяется четкость срабатывания и отсутствие заеданий в механизме.
Датчики пробуксовки проверяются при работающем конвейере путем сравнения показаний с эталонными значениями скорости. Допускается проверка при остановленном конвейере путем ручного вращения контрольного ролика и проверки формирования импульсов датчиком. Количество импульсов должно соответствовать паспортным данным датчика.
Порядок проведения еженедельной проверки
Проверка проводится при остановленном конвейере с соблюдением требований безопасности и оформлением наряда-допуска. Последовательность действий: отключить конвейер с пульта управления, вывесить предупреждающие плакаты, провести осмотр всех датчиков по трассе конвейера, проверить срабатывание каждого датчика согласно методике, зафиксировать результаты в журнале проверки, при обнаружении неисправностей оформить заявку на ремонт, после устранения неисправностей провести повторную проверку.
Документирование результатов проверки
Все проверки датчиков должны документироваться в специальном журнале проверки средств контроля и защиты конвейера. В журнале фиксируются дата проверки, перечень проверенных устройств, выявленные неисправности, принятые меры и подпись ответственного лица. Журнал является обязательным документом и предъявляется при проверках надзорных органов.
Часто задаваемые вопросы
Согласно требованиям промышленной безопасности, функциональная проверка всех датчиков системы контроля должна проводиться еженедельно. Визуальный осмотр выполняется ежедневно оператором конвейера. Ежемесячно проводится техническое обслуживание с очисткой и регулировкой датчиков. Ежеквартально выполняется калибровка датчиков и проверка параметров срабатывания. Один раз в год проводится комплексная проверка всей системы специализированной организацией с оформлением соответствующих протоколов и актов.
Датчики контроля схода ленты устанавливаются на расстоянии, равном десяти процентам от ширины конвейерной ленты от её края. Например, для ленты шириной 1000 миллиметров датчики размещаются на расстоянии 100 миллиметров от каждого края. Такое расположение обеспечивает своевременное обнаружение бокового смещения ленты до того, как она сойдет с роликоопор. Датчики устанавливаются парами с обеих сторон конвейера за пять-десять метров перед барабанами и в местах наиболее вероятного схода ленты.
Да, согласно пункту 3.8 ГОСТ 12.2.022-80, при оснащении всей трассы конвейеров тросовым выключателем, дающим возможность остановки конвейеров с любого места, аварийные кнопки для остановки конвейера в головной и хвостовой частях допускается не устанавливать. Однако это правило применяется только для конвейеров большой протяженности. Для конвейеров малой протяженности до десяти метров обязательно использование кнопок аварийной остановки в головной и хвостовой частях, независимо от наличия других средств остановки.
В качестве элемента контроля скорости ленты используются датчики, отключающие привод ленточного конвейера при снижении скорости ленты до семидесяти пяти процентов от номинальной. Это означает, что пробуксовкой считается снижение скорости на двадцать пять процентов и более. Такое пороговое значение выбрано для предотвращения ложных срабатываний при кратковременных колебаниях нагрузки, но обеспечивает надежное обнаружение опасной пробуксовки, которая может привести к повреждению ленты и возгоранию.
Да, датчики контроля обрыва и повреждения ленты должны устанавливаться независимо от ширины конвейерной ленты. Обрыв ленты может произойти на конвейере любой ширины и приводит к серьезным последствиям, включая повреждение оборудования, порчу транспортируемого материала и опасность для персонала. Для узких лент используются датчики меньшего размера, адаптированные под конкретные габариты конвейера. Рекомендуется устанавливать датчики провисания под холостой ветвью и датчики контроля повреждений под рабочей ветвью ленты.
Для конвейеров, работающих во взрывоопасных зонах, обязательны все те же типы датчиков контроля и защиты, что и для обычных условий, но в специальном взрывозащищенном исполнении. Датчики должны иметь маркировку РВ (рудничное взрывобезопасное) или РН (рудничное нормальное) в зависимости от категории шахты. Обязательны датчики схода ленты, датчики обрыва, датчики пробуксовки, тросовые выключатели аварийной остановки. Дополнительно для взрывоопасных зон рекомендуется устанавливать датчики температурного контроля приводных барабанов для предотвращения возгорания.
При ложных срабатываниях датчика необходимо немедленно провести его проверку и выявить причину. Наиболее распространенные причины ложных срабатываний: загрязнение контактных элементов датчика, неправильная регулировка порога срабатывания, механические повреждения или износ подвижных частей, вибрация конвейера или датчика, попадание влаги в корпус датчика. Необходимо очистить датчик, проверить крепление, отрегулировать параметры срабатывания согласно инструкции. Если проблема не устраняется, датчик подлежит замене. Запрещается отключать датчик или изменять схему подключения для устранения ложных срабатываний без устранения причины.
Да, датчики с контактными выходами могут подключаться последовательно в общий шлейф аварийной защиты. При срабатывании любого датчика в шлейфе происходит размыкание цепи и отключение привода конвейера. Однако при таком подключении невозможно определить, какой именно датчик сработал. Для идентификации сработавшего датчика применяются адресные модули, которые передают номер датчика в систему управления по цифровому каналу RS-485. Современные системы управления конвейерами предусматривают возможность подключения датчиков как последовательно, так и индивидуально к контроллеру для детальной диагностики.
Максимальная длина троса зависит от типа тросового выключателя. Для односторонних выключателей максимальная длина троса составляет от пятидесяти до восьмидесяти метров в зависимости от модели. Для двусторонних выключателей, устанавливаемых посередине конвейерной линии, максимальная длина может достигать ста двадцати пяти метров с каждой стороны, то есть общая контролируемая длина до двухсот пятидесяти метров. При превышении максимальной длины троса необходимо устанавливать дополнительные выключатели. Трос должен быть натянут с усилием, указанным в технической документации, для обеспечения надежного срабатывания и предотвращения провисания.
Для конвейеров, относящихся к опасным производственным объектам, требуется экспертиза промышленной безопасности проектной документации, включающей систему контроля и защиты. После монтажа и пуско-наладочных работ проводятся приемочные испытания с участием представителей Ростехнадзора. Составляется акт приемки оборудования в эксплуатацию. В процессе эксплуатации органы Ростехнадзора проводят плановые и внеплановые проверки соблюдения требований промышленной безопасности, включая проверку исправности и регулярности проверки систем контроля. Результаты проверок датчиков должны документироваться в журнале, который предъявляется при проверках.
