选煤厂防止胶带输送机伤人保护系统的研究

宫殿武

选煤厂防止胶带输送机伤人保护系统的研究

宫殿武

(大同煤矿集团精煤分公司生产技术部，山西 大同 037016)

本文提出了选煤厂防止胶带输送机伤人保护系统，介绍了系统方案设计，研究了基于单片机的主机系统和用于检测人体是否进入胶带输送机下方的红外对射探测器装置，保护系统通过将检测信号传输到主机系统，实现现场报警和停机保护，确保人身安全。实践证明，选煤厂防止胶带输送机伤人保护系统极大减少了胶带输送机伤人的事故，有广阔的应用前景。

单片机;红外对射探测器;胶带输送机

胶带输送机是选煤厂生产中的主要运输设备。在生产中，胶带输送机会出现跑偏、打滑、撕裂以及转动部件伤人等各种事故，尤其是岗位工在铲除胶带输送机下方落煤过程中，容易发生被胶带输送机的机头、机身和机尾等旋转部位碰伤的事故。

为了防止胶带输送机伤人事故的发生，以前的措施：一是在机头和机尾旋转部分装设防护栏;二是制定相关制度和管理措施。主要存在以下几个问题：

1)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，护栏不可能实现全线布置。

2)在正常生产过程中，岗位工清理胶带输送机下方落煤过程时，人体接近或接触胶带输送机时会被碰伤。同时事故一旦出现，很难自行摆脱，导致事故扩大，甚至出现重伤或死亡事故。

针对以上问题，大同煤矿集团研究试验了选煤厂防止胶带输送机伤人保护系统，该系统极大地减少胶带输送机旋转部件伤人的事故，有利于提高选煤厂的自动化管理程度。该系统应用在大同煤矿集团公司下属的晋华宫选煤厂，取得了良好效果。

1 系统方案设计

选煤厂防止胶带输送机伤人保护系统硬件电路框图见图1。

图1 系统硬件电路

主机电路采用以AT89C51单片机为核心控制器的现场监控装置，主机配置操作键盘且按要求编制程序以及功能设防。

红外对射探测器安装于被监控胶带输送机的机头部和机身侧，用于检测人体是否进入胶带输送机下方，传感器接入主机系统。

紧急按钮用于在某些特定情况下，人为操作实施报警或停机。

声光报警器采用组合式报警器，报警声音分贝能够满足现场噪声干扰。

本保护系统与现场保护装置联接，完善胶带输送机监测保护一体化程度。连接方式是由主机提供开关量出口，接至现场保护开关，事故发生后，实现报警和停机。

2 系统各部分介绍

保护系统包括主机系统、红外对射探测器和声光报警器。

2.1 主机系统

本保护系统主机采用AT89C51单片机为控制核心。系统具有布防功能和撤防功能，可监测现场产生报警信号。

2.2 红外对射探测器

红外对射探测器采用三束主动红外对射探测器，当工作人员进入胶带输送机下方，遮断相邻两束或三束红外线时发出报警信号。

2.3 声光报警器

声光报警器适用于矿山、建筑等行业，采用密闭金属外壳，输出声量115 dB。

3 保护系统工业试验

3.1 保护系统接线及安装

保护系统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机间设置橡胶密封圈。安装位置应考虑现场电源取处、线路敷设方便及监测的效果。

交流电源220 V电缆选用MQY－2×2.5矿用阻燃、防水软电缆，通讯信号12 V电缆选用HYA型阻燃、防水4芯通讯软电缆。为防止电缆受损，在电缆外套d24.5的PVC管，穿过胶带机机架下部时，在PVC管外套d36.7金属管。保护系统接线示意图见图2。

图2 保护系统接线示意图

3.2 红外对射探测器布置及检测

红外对射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(走廓过道)红外对射式探测器，设计三线红外检测方式。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三束红外光探测器，各条红外光间距15 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°。由于每组探测器发送和接收三束红外光线，当人体遮挡两条及两条以上红外线，探测器发生保护动作，现场发出声光报警并实行停机保护。

红外对射探测器的输出采用常开NO接法。红外对射探测器的接线调整是通过蜂鸣器有无响声确认发射器与接收器是否对准，当接线通电后，发射器的电源指示绿灯亮，工作指示红灯间歇式闪亮;当互相对准时，接收器的对准指示红灯熄灭，蜂鸣器不鸣响。沿机身高度方向红外对射探测器布置示意图见图3。

3.3 主机系统运行测试过程

保护系统现场工业试验，机头和机身部位采用模拟人体遮挡红外线测试方式。

主机铝合金箱内断路器合闸，电源变压器工作，主机输出的直流5 V电压给本机的内部系统供电，输出的直流12 V电压供红外对射探测器和声光报警器。主机箱内的红色电源指示灯亮，主机进入工作状态。

图3 红外对射探测器布置示意图

主机系统在工作后，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，现场反映声光警报，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。当人体遮挡两条及两条以上红外线时，主机系统声光报警且经集控中心延时断开胶带输送机高压电源。本系统设置机身检测报警时间不大于6 s，系统报警时，当现场人员离开检测区后，系统退出时间为2 s，为防止受外界影响误动作，设置进入延时时间为 0.5 s。

4 结论

选煤厂防止胶带输送机伤人保护系统具有结构简单、自动化程度高、安全性好、运行可靠等优点，根据分别安装在机头和机身两侧红外对射探测器的检测信号状况，由主机判断现场人员是否处于胶带输送机下方的危险区域，进而实施报警和停机保护，可有效避免胶带运输机对现场人员的伤害，值得推广应用。

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［5］ 陈玻若.红外系统［M］.北京：兵器工业出版社，2005：68－72.

Study on Protection System for Preventing Belt Conveyor from Wounding in the Coal Preparation Plant

Gong Dian－wu

In this paper，protection system for preventing the belt conveyor from wounding in the coal plant was presented.Firstly it introduced the system design，then focused on the host microcontroller－based system and the infrared detector device，which was to detect whether human body into the belt conveyor.Protection system would detect the signal transmitted to the host system，to achieve alarm and shutdown protection and ensure personal safety.Practice has proved that the protection system for preventing the belt conveyor from wounding in the coal preparation plant had greatly reduced the belt conveyor injury accident，had broad application prospects.

Microcontroller;Infrared detector;Belt conveyor

TD528.1

A

1672－0652(2012)04－0029－03

2012－02－17

宫殿武(1973—)，男，山西朔州人，1995年毕业于河北煤炭建筑工程学院，工程师，主要从事选煤机电技术管理工作(E －mail)gdw0110@163.com