选煤厂防止胶带输送机伤人安全保护装置

2012-01-05仝富

同煤科技 2012年2期

关键词：防区红外线指示灯

仝富

选煤厂防止胶带输送机伤人安全保护装置

仝富

介绍了防止选煤厂胶带输送机伤人安全保护装置及系统试验。

选煤厂；胶带运输机；保护装置

随着矿井生产能力和选煤厂处理能力的提高，带式输送机已成为选煤厂输送煤炭的主要方式。为了保证选煤厂胶带输送机的安全运行，大多已设置皮带纵向撕裂、防跑偏、温度、打滑，沿线拉线开关综合保护以及防护栏等安全措施。然而，在实际运行过程中，夜班人员犯困、冬季厂房内雾汽使能见度较低以及人员在清除胶带机下方落煤等情况下，易发生胶带输送机旋转部件伤人的事故。现有保护设施存在以下不足：

①现有综合保护基于带式输送机自身安全运行，防止伤人保护依然靠局部装设防护栏和制定相关制度和管理措施；

②传统防护栏不仅给设备检修和维护带来了不便，增加检修人员工作量，而且受条件限制，护栏设置具有一定局限性；

③在运行中，日常巡检管理多为单人负责，为不影响连续生产，难免出现人员在不停机的状况下进行违规作业，清理滚筒附近或带下落煤时，人体接近或接触设备时会将人员碰伤。意外一旦出现，很难自行摆脱，导致事故扩大；

④不适应现代企业发展与管理，不能与综合保护装置连接，不便于实现自动监测。

1 试验单位情况介绍

大同煤矿集团公司塔山选煤厂是一个年生产能力为1 500万t的特大型选煤企业，服务年限140 a。选煤厂成套设备主要由澳大利亚厂商提供，代表了国内外煤炭洗选技术的先进水平。

矿井生产的原煤通过大功率胶带输送机从工作面转载进入地面选煤厂，实现原煤全部入选。所有胶带输送机通常由集控中心控制，采用逆煤流方向开车，顺煤流方向停车方式。之后相关设备顺序停机，监控计算机给予相应状态显示。

试验选在7001上精煤仓带式输送机。

主机型号B1400，机长182 m，最大倾角14°，带宽1 400 mm（机架最大宽度1 880 mm，机身高度850 mm），带速3.15 m/s，运输量1 590 t/h。

电机型号YKK5002-4，绝缘等级F级，功率630 kW，防护等级IP54，电压10 kV。

减速器H3S H13，传动比25；液压制动器ED-201/6，制动力2 000 N，电机450 W，380 V；逆止器NJD13V-S，逆止力矩13 kNm。

2 试验内容

试验主要是准确和可靠地检测人体靠近运行的胶带输送机的机头传动部位、及人体深入回空段胶带机身危险区域处后如何进行报警或发送信号，直至使胶带输送机停机，从而有效地实现对相关工作人员的保护，减少伤亡事故。

安装于机头（尾）部热释放式红外探测器，用于检测人体是否进入传动旋转部件危险区域。考虑辐射范围大小，设计采用在机尾布置单套、机头布置两套探测器并行方式，这样可以增加红外探测器的辐射范围。调整这两个热释放式红外探测器的高度和辐射角度，可确定危险区域的监测范围。

对于沿机身（走廊过道）一侧布置对射式红外探测器，设计采用两组三线红外检测方式。其中，两组指在机身一侧装两个探测器，辐射两道距有一定间隔的红外线，通过外组和内组红外线分别检测人体靠近输送机机身运动部件距离。三线指每组探测器可产生三束红外光线。这样，在机身一侧设置一道具有一定宽度、覆盖全长的红外电子网，当人体遮挡外侧组两条及两条以上红外线时，探测器保护动作，现场发出声光报警信号，提醒工作人员注意；当人体遮挡内侧组两条及两条以上红外线，现场发出声光报警并实行停机保护。

现场调试方式，机头探测器采用步行测试；机身侧对射探测器采用人体模拟操作方式，检查当主机系统接收到红外探测器的检测信号后，实施信号处理的实际效果。

3 试验情况

3.1 保护装置接线及安装

保护装置接线见图1。交流电源220 V电缆选择MQY-2×2.5矿用阻燃、防水软电缆，通讯信号12 V电缆选择HYA型阻燃、防水4芯通讯软电缆。为防止电缆受损，在电缆上φ24.5的PVC管材穿过胶带机架下部时，在PVC管材外设φ36.7金属管材。

保护装置自身具有一定防护性能。为提高部件外壳防护程度和机械强度，外壳采用铝合金材料制成，具有一定的防护等级。主机外壳上设有电缆引入装置的密封件及前门与主腔间橡胶密封圈。安装位置应考虑现场电源取用、线路敷设方便及监测的效果。

3.2 被动式探测器布置及检测

安装在机头处墙壁上被动热释放红外探测器测试，考虑机头安装条件，探测器安装高度3.7 m，允许人体进入被检测区域应离墙3.5 m～5 m。探测器步行测试。接通电源，LED灯亮探测器进入自检状态，自检时间约60 s；LED灯灭时表示探测器进入正常监测状态。

依据现场条件，探测器允许安装高度3.7 m，允许人体进入被检测区域应离墙3.5 m～5m。利用探测器标称参数及辐射范围计算，对应探测范围（俯视图）圆弧线，检测区域范围离墙壁3.5 m～5 m，辐射角度43.4°～53.5°，对应辐射曲率半径5.13 m～6.26 m,计算圆弧线长

同理，探测器可调节辐射出射角度90°～110°，被检测区域相应随之增大。现场机头横向最大长度约8 m，辐射范围基本覆盖被检测工作区域。见图2。

设计两套热释放式红外探测器并行方式，调整高度和辐射角度，可覆盖驱动装置旋转部分区域。测试辐射有效角度不小于130°，在被辐射曲率半径5.13 m～6.26 m区域内。计算圆弧线长

对于机尾处，探测器安装高度取标称值2.2 m，辐射范围见设备参数。

3.3 对射主动式探测器布置及检测

对射式红外探测器主要是针对胶带输送机的机身进行全长的防护。现场安装在机架一侧（走廊过道）的对射式红外探测器，设计采用两组三线红外检测方式。沿胶带运行方向共布置3组，各组发射器和接收器间距分别为58 m、60 m、64 m。每组对射式红外线可间隔10 cm左右。沿机身垂直方向各布置一个可产生3束红外光探测器，各条红外光间距13 cm。考虑机架安装条件，固定件使得保护器离机架约5 cm，发射部分离地25 cm，接收部分离地50 cm，最大允许偏角±10°。其中，外组和内组红外线检测人体靠近输送机机身距离。由于每组探测器发送和接收3束红外光线，当人员遮挡外侧组两条及两条以上红外线，探测器保护动作，现场发出声光报警信号，提醒工作人员注意；当人员遮挡内侧组两条及两条以上红外线，探测器保护动作，现场发出声光报警并实行停机保护。

3.4 主机送电及测试过程

主机系统工作后，按先前选定8种布防方式中的外出布防方式，8种防区类型中的即时防区类型，防区设置为有声报警。在布防状态下，如果防区被触发，系统立即进入报警状态，现场为声光警报声，主机键盘产生蜂鸣声，相应指示灯闪亮；集控中心监控主机界面指示。本系统设置机头检测报警时间不大于60 s；机身外侧检测报警时间不小于5 s；机身内侧检测报警时间不大于5 s；系统报警时，当人员离开检测区后，系统退出时间为3 s，为防止受外界影响误动作，设置进入延时时间为0.5 s。

键盘上的功能指示灯中电源指示灯亮表明交流电正常供电；布防指示灯亮表明进入布防；通讯指示灯亮表明报警器处于拨号或传送信息状态；信号指示灯、状态指示灯及设置指示灯灭，表明系统进入工作状态。

键盘上的防区指示灯1、2、3、4、5、7亮，主要用于显示该防区已进入布防状态。其他基本情况，当防区指示灯灭时，表明防区撤防状态正常；当防区指示灯常亮时，表明防区撤防状态有异常；当防区指示灯慢闪时，表明防区曾经报过警，按"#"3 s清除显示；当防区指示灯快闪时，表明防区布防状态有报警。

红外对射式检测器的输出采用常开接法。红外对射式检测器的接线调整，通过对准与否有蜂鸣器响声指示确认发射端与接收端互相对应：当接线通电后，发射端的电源指示绿灯亮，工作指示红灯间歇式闪亮；当互相对准时，接收端的对准指示红灯熄灭，蜂鸣器不鸣响。当用不透光的物体同时遮断外组任意相邻两束光时，接收端的对应指示红灯间歇式闪亮，蜂鸣器间歇式鸣响，并发出报警信号。当有以下情况之一，有物体同时遮断内组任意相邻两条红外线射束，系统报警且经集控中心延时断开胶带机高压电源。

被动式红外线检测器得电后，首先进入自检时间，即检测器电源指示灯亮，约60 s后，检测器电源指示灯灭，检测器进入探测状态。当有人通过探测区域时且有动态移动现象，在离墙壁水平距离3.5 m～5 m，对应辐射曲率半径5.13 m～6.26 m区域内，检测器将自动探测区域内人体的活动。检测器电源指示灯亮，并向多功能主机发送报警信号。被动式红外线检测器的输出也采用常开接法。当被动式红外线检测器探测区域内人体活动原地不动，或者由于检测器辐射面的煤灰增多，造成检测器灵敏度下降，探测器检测效果灵敏度会受到影响。