皮带机防伤人检测装置 工业性试验报告修改.docx

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皮带机防伤人检测装置工业性试验报告修改

选煤厂防止胶带输送机伤人安全保护装置及系统开发

工业性试验报告

一、试验时间、地点：

2011年6月15日至2011年12月15日

大同煤矿集团公司大地（塔山）选煤厂产品储运系统中7001精煤胶带机。

二、试验参加人员：

陈文武、樊登峰、李荣生、

姚彬、张楠、马占峰、宫殿强、柴常

三、防止胶带输送机伤人安全保护装置及系统开发研究的意义

在选煤厂的集中控制生产线中，煤炭采用带式输送机连续运输方式约占97%，为了保证选煤厂胶带输送机的安全运行，大多已设置纵向撕裂、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，在实际的运行过程中，就夜班人员犯困或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，导致被运行中胶带输送机机头、机尾以及机身侧旋转部件伤人的事故发生。

分析现有安全设施存在以下不足：

（1）现有综合保护基于带式输送机自身安全运行，对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，不仅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。

然而意外一旦出现，却很难自行摆脱，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。

在充分调研的基础上，产生了“选煤厂防止胶带输送机伤人安全保护装置及系统开发”的研究课题。

项目由大同煤矿集团和山西大同大学煤炭工程学院合作完成，试验地点设在大同煤矿集团有限责任公司大地选煤公司塔山选煤厂。

项目实施主要采用理论分析、选择采用市场成熟检测人体传感装置并经改造后，设计传感器布置方式实行完善监测方案，通过设计控制软件实施诊断处理。

实质制作监测系统并与在线集控中心保护装置联接，完善带式输送机保护一体化。

最大限度减少胶带输送机因旋转部件伤人的事故发生。

四、试验单位情况介绍

同煤集团塔山选煤厂是一个年生产能力为1500万吨的特大型选煤企业，服务年限140年，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的选煤厂，实现原煤全部入选。

整个系统分为公用系统和彼此独立三套洗选系统，其中原煤、精煤和矸石均采用胶带机输送，所有胶带输送机通常采用在集控中心控制，采用逆煤流方向开车，顺煤流方向停车方式。

开车时，公用系统首先运行，过程设定5分35秒，其次根据生产状况，选定控制三套洗选系统运行。

停车时过程相反。

紧急情况下，人为利用机头急停按钮、沿线拉线开关实行停机，之后相关设备顺序停机，监控计算机给予相应状态显示。

选煤厂的厂房结构是典型的钢架结构。

根据《选煤厂的噪声危害及控制技术研究工业性试验报告》，选煤厂的工作点声源强度超过85dB和90dB的工作点分别占全部工作点的92%和88%，其平均值94.3dB。

项目实施所选的7001上精煤仓带式输送机机头周围，现场实测最高噪声强度为105dB，粉尘浓度90～100mg/m3。

现场安装地点选在7001上精煤仓带式输送机。

主机参数：

主机：

型号B1400，机长182m，最大倾角14°，带宽1400mm（机架最大宽度1880mm，机身高度850mm），带速3.15m/s，运输量1590t/h

电机：

型号YKK5002-4，绝缘等级F级，功率630kw，防护等级IP54，电压10kv

减速器H3SH13，传动比25；液压制动器ED-201/6，制动力2000N，电机450w，380v

逆止器NJD13V-S，逆止力矩13kNm

五、试验内容

调试分为硬件调试和软件调试。

硬件调试主要检查系统各部件连接、安装位置正确性；软件调试检验主机对各检测信号处理及输出状态以及报警装置能否及时跟踪反映。

主要内容：

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（走廓过道）一侧布置对射式红外探测器，设计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不同。

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，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。

六、试验情况与结果

1、保护装置接线及安装

保护装置接线如下图1。

交流电源220V电缆选择，MQY-2×2.5矿用阻燃、防水软电缆，通讯信号12V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设橡胶密封圈。

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。

图1保护装置接线

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3.7m，允许人体进入被检测区域应离墙3.5m～5m。

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秒；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3.7m，允许人体进入被检测区域应离墙3.5m～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）园弧线，检测区域范围离墙壁3.5m～5m，辐射角度43.4°～53.5°，对应辐射曲率半径5.13m～6.26m,计算园弧线长

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8m，辐射范围基本覆盖被检测工作区域。

图2探测器辐射区域侧视图

对于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5.13m～6.26m区域内。

计算园弧线长

对于机尾处，探测器安装高度取标称值2.2m，辐射范围见设备参数。

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（走廓过道）对射式红外探测器，设计两组三线红外检测方式。

沿胶带运行方向共布置三组，各组发射器和接收器间距分别58、60、64m。

每组对射式红外线可间隔10cm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13cm。

考虑机架安装条件，固定件使得保护器离机架约5cm，发射部分离地25cm，接收部分离地50cm，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三束红外光线，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。

图3所示探测器在全机上布置及辐射区域示意图。

图3探测器在全机上布置及辐射区域示意图

4、主机送电及测试过程

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60s;机身外侧检测报警时间不小于5s;机身内侧检测报警时间不大于5s；系统报警时，当人员离开检测区后，系统退出时间为3s，为防止受外界影响误动作，设置进入延时时间为0.5s。

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。

键盘上的防区指示灯有1、2、3、4、5、7亮，主要用于显示该防区已进入布防状态。

其它基本情况，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秒清除显示；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NO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秒后，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3.5m～5m，对应辐射曲率半径5.13m～6.26m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NO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。

七、结论

经工业试验近6个月来，设备运行基本正常。

当夜间及车间汽雾能见度较低情况下，巡检人员进入被检测危险区域、或在被检测特殊位置进行操作时，保护装置现场报警提示，可起到操作监护人在功能，同时集控中心监控福机给予报警提示。

预防不测的事件发生，可有效避免胶带运输机对现场人员的伤害。

运行中应注意几个问题：

（1）受选煤厂胶带输送机工作环境的影响，探测器在运行过程中，需定期进行维护，方可保证监测准确性；

（2）受所选择选择主机输出工作电压12V限制，设计配备声光报警器的分贝115DB、功率21W。

视听传输距离受限。