开诚集团皮带部分(料流传感器)——殷力鹏PPT课件

开诚集团,作者：殷力鹏,矿用带式输送机保护控制装置,1,.,系统构成,通过本章节的描述，能够对皮带机的控制及保护系统有一个大概的认识。,2,.,皮带控制保护系统构成,3,.,皮带控制系统构成,矿用隔爆兼本安型可编程控制箱：编程控制箱具有非常高的集成度，PLC置于主防爆腔内，具有多种通讯接口及控制功能，能够现场编程。同时集成了10寸的液晶显示屏，用于皮带机的模拟显示及数据存储。不锈钢操作面板结实耐用。节省了现场的空间，减少了现场的设备间接线，是开诚公司推出的高性价比产品。,驱动电机数量需小于等于2台，不能作为集中控制站功能使用。,4,.,皮带控制系统构成,矿用隔爆兼本安型可编程控制箱：PLC控制箱主要由可编程控制器、信号变送器、中间继电器、安全栅等组成，主要完成对信号的变换、放大，并由PLC运算、判断发出各种控制信号，监控皮带的运行工况。,5,.,皮带控制系统构成,矿用本安型操作台：TH24X(D)井下集中操作台由指示灯、按钮、10寸真彩本安触摸屏等组成，完成整套系统的控制与监视。操作台采用琴体式设计，操作面板采用2mm不锈钢面板，配合高亮度LED指示灯完成皮带工况模拟显示功能。,6,.,皮带控制系统组成,隔爆液晶显示屏部分：10.4TFT液晶屏，分辨率（640480）CPU主板ARM结构嵌入式低功耗CPU为核心，主频400MHz触摸屏四线电阻式内存64MSDRAM存储设备64MNANDFlash接口1RS232，1RS232/485，2USB，1LAN产品规格结构工业塑料结构安装方式嵌入式安装电源DC24V/30W总体尺寸315mm239mm54mm前面板315mm239mm30.5mm面板视口。,7,.,液晶屏界面,8,.,液晶屏界面,9,.,皮带控制系统构成,本安扩音电话：,采用打点信号和联络电话合为一体的矿用本质安全型联络信号装置，实现，启动预告，沿线报警，打点及联络电话功能。各信号装置具有声光报警功能。通过电池对系统供电，在系统掉电的情况下仍然可以工作。,矿用本安型急停开关：KHJ24(A)采用自锁式按钮，通过快插电缆和本安扩音电话相连，实现沿线的急停报警功能。在机头的控制箱处能实时的反映出此装置的状态。,10,.,功能特点,CAN总线数据采集系统：现场皮带保护传感器采用开诚公司自行开发的KC-CAN总线控制器KC-CAN总线控制器具有十分优越的特点:低成本；极高的总线利用率；很远的数据传输距离；高速的数据传输速度；可根据报文的ID决定接收或屏蔽该报文；可靠的错误处理和检错机制；自动重发功能；适应工业应用环境；实时性强，可靠性高，安全性好。通过CAN总线采集系统，能够把信号的具体位置反应在上位机或HMI中。这样可以非常方便的查询系统的故障位置。,11,.,布置方法灵活,配置方法很灵活：可以全部都要电话也可以配置一部分电话一部分按钮，但总数都是相同的。,12,.,皮带保护,皮带机的保护打滑保护、烟雾保护、温度保护和堆煤保护。保护动作，报警并停机。胶带机二级跑偏保护及沿线拉绳急停闭锁保护。一级跑偏动作，只报警不停车，显示故障位置，二级跑偏动作后延时停机、报警，急停保护动作后立即停机、报警，并能显示出跑偏及急停闭锁开关的动作位置。纵撕保护。在每个装料口均装设撕裂传感器，动作后报警并停机。自动洒水控制装置。PLC控制器根据烟雾、超温信号，自动控制灭火洒水，并报警停机。,13,.,GSH6速度传感器,速度传感器防爆标志EXibI防护等级IP54静电喷涂外壳，防腐防锈进口密封轴承，耐用免维护电磁感应原理测量范围：0-600HZ,皮带保护系统构成,14,.,KHJ24矿用本安型急停开关,急停开关防爆标志EXibI防护等级IP54静电喷涂外壳，防腐防锈急停闭锁装置可以实现可靠的安全控制停车急停闭锁开关有多种形式每一个急停闭锁开关都带有动作指示,皮带保护系统构成,15,.,GEJ10/45矿用本安型跑偏开关,跑偏传感器防爆标志EXibI防护等级IP54二级跑偏检测设计一级跑偏报警二级跑偏停车弹性缓冲，不易损伤，不变形静电喷涂外壳，防腐防锈,皮带保护系统构成,16,.,17,矿用本安型红外矿温度传感器可以直接测量目标温度而无需接触目标。其工作原理是通过测量目标发射的红外辐射强度计算物体表面温度主要特性重量：0.7Kg外形尺寸：38mm51mm25mm输出信号：420mA温度范围：0300测量误差：2.5%Ui:DC24.1VIi：20mA,GWH300矿用本安型红外温度传感器,皮带保护系统构成,.,GQQ5型烟雾传感器,烟雾传感器防爆标志EXibI防护等级IP54DC24V供电开关量输出,皮带控制系统传感器,18,.,GUH100本安型煤位湿度传感器,堆煤传感器防爆标志EXibI防护等级IP54快插式连接静电喷涂外壳，防腐防锈电极型监测测量范围：0-340K可调,皮带控制系统传感器,19,.,GUJ15堆煤传感器,堆煤传感器倾斜开关在外力作用下偏离垂直位置15度以上时，开关内部的触点动作，常闭触点断开。当外力撤销后，倾斜开关回复垂直状态，触点复又闭合。主要参数,皮带控制系统传感器,20,.,皮带控制系统传感器,GVD30矿用撕裂传感器,纵撕传感器防爆标志EXibI防护等级IP54快插式连接静电喷涂外壳，防腐防锈位置测量原理,21,.,皮带控制系统传感器,矿用隔爆型料流传感器此设备可以采集皮带机尾的搭接处或是给煤机处真实的煤流情况，精确检测到皮带上真实的煤层厚度。通过PLC对数据进行计算，可以充分的控制好皮带的运行速度，也可通过主控箱的通讯实现数条相连接的皮带整体的速度调节。,GBL24矿用隔爆型料流传感器,22,.,皮带控制设计理念,皮带配置一台矿用隔爆兼本安型可编程控制箱，实现控制皮带的起停及保护、通话、报警、故障诊断等功能。具体配置方案如下：1、矿用隔爆兼本安型可编程控制箱放在皮带机头，控制皮带机头驱动电机的起停，同时控制制动闸、张紧装置、冷却风扇等皮带相关设备，接收、显示电机电流信号以及机头处堆煤、烟雾、温度、速度传感器、超温洒水装置等信号，并提供各种语音预警；2、矿用隔爆兼本质安全型电源箱用于沿线的矿用本安型扩音电话供电；3、皮带沿线每100米安装一台矿用本安型扩音电话，用于实现皮带沿线的传感器信号采集和通话功能，沿线跑偏、拉线急停和纵撕等传感器就近接入矿用本质安全型信号箱。4、当皮带机尾有给煤机时在可在机尾加装就地通讯及控制设备，通过通讯和机头控制箱相连，在机头也可对给煤机进行控制。5、当皮带需要自动调速时，可在皮带落煤点加装料流传感器。,23,.,皮带集控构架及功能,通过本章节的了解，可以对皮带集控有一个全面的认识。,24,.,皮带网络描述,系统与矿井自动化环网实施无障碍连接为以后子系统的环网接入提供接口，上位机软件采用OPC,DDE,等多种接入方式。系统根据现场的设备布置情况，采用三层网络结构，在设备层采用开诚公司针对皮带系统开发的CAN总线。在控制层采用专用控制网络，如Profibus、以太网等网络。在系统接入的信息层采用工业以太网。系统保证整个网络的畅通行，网络具有路由的功能，能通过上位系统的以太网，路由到控制层或设备层。,25,.,整条运输线皮带集控网络示意图,26,.,皮带自动化网络系统布置图,27,.,皮带集控操作方式,集中自动运行；接收来自主站的起车和停车指令，自动按顺序起动、运行、联锁与保护，停车全过程的控制和监测。该工作方式作为正常生产时的主要操作方式。单机自动运行：由本司机根据生产要求，发出开、停车指令。仍保留集中运行的全部功能，同时将信息传给煤流监控系统的主站。可作为正常生产时的操作方式。现场单机手动运行：此方式为现场设备附近设置的就地操作控制箱、人工手动操作。检修：此方式为临时检修起车时使用，此时设备保护闭锁可以临时甩掉。因此，此功能使用时一定要注意安全。参数设定功能：用户可在现场通过面板上的键盘对保护参数进行修改。可临时将损坏的保护装置闭锁甩掉或是按照对对比值进行修改。,28,.,皮带集中控制实施目标,井下胶带运输机集中监控系统实施后，可使原煤运输系统更加安全可靠，保证运输畅通，提高运煤能力，降低事故率，减少故障处理时间，为矿井生产减少运行费用，提高运行效率，达到管控一体化,为实现数字化现代矿井打下良好的基础。唐山开诚电控设备集团有限公司生产的智能皮带机集中控制、保护与监测系统是应用于矿山皮带运输自动化的高科技产品，本系统是以煤矿安全规程为依据，总结矿山运输过程中所出现的事故，本着安全性高、实用性强、具有先进性的特点而研制开发的新一代综合控制系统,经过省部级专家鉴定为:技术上达到国内领先水平。,29,.,皮带集中控制实施目标,集控系统与调度电话系统、工业电视系统一起，构成一个完整的操作、调度、监视网络，实现对整个系统的遥测、遥信、遥控。该系统可实现提高生产效率、减少现场操作人员、提高设备安全性和生产安全性等目标。最终实现无人职守。,30,.,矿用隔爆型料流传感器在皮带中的应用,通过本章的介绍，了解料流传感器的使用领域及效果,31,.,料流传感器应用必要性,带式输送机是煤矿生产的主要运输设备，但在煤矿生产中，由于采区煤层分布不均匀，每天每个班次的采煤量也不均衡，从而导致煤炭运输设备如带式输送机的输送量也随之变化。另外，在煤炭行业，选择带式输送机驱动电机时，由于要考虑运行的可靠性和生产中可能出现的过载等情况，都会留有较大的余量，这也造成“大马拉小车”的情况出现。然而，带式输送机在输送量变小时，如果仍维持较高带速不变，不仅会造成运输设备不必要的机械磨损，而且白白消耗了大量的电能，使吨煤生产成本提高，效益降低。,变频调速技术已普遍应用于煤矿电气设备的拖动上。带式输送机采用变频调速装置后，不仅解决了软启动、软停止、验带和多机功率平衡等问题，而且还具有节能功效。变频器的节能表现在其具有较高的效率和功率因数，同时四象限变频器还可以将处于发电制动状态的电动机的动能回馈电网。采用变频调速的带式输送机在输送量发生变化时，实时适度的调节和控制变频器的输出频率，使带式输送机按照与其输送量相匹配的速度运行，不仅充分利用了带式输送机的运载能力，而且减少了驱动电动机不必要的功率损耗，从而达到了节约电能的目的。,32,.,料流传感器应用必要性,综上所述，使用变频器对平运或上运皮带进行调速，不仅能降低皮带机机械部分的损耗，而且在根据当前皮带的运量适当调节皮带转速，达到节约电能的目的。所以变频器在皮带运行的过程中起到了重要作用。,根据公式计算则为P=u,其中u代表驱动滚筒圆周力；代表带速=+其中主要阻力为和倾斜阻力为，附加阻力为经过演变P=（+20cos）+（cos+）公式中的第一项除了带速之外，其余均为常数，可用1表示；第二项除了与之外，其余也为常数，用2表示。因此还可表示为：=1+2其中q代表运量，第一项与运载能力无关，可理解为带式输送机的空载功率损耗；第二项与运载能力有关，可理解为带式输送机的负载功率损耗。,33,.,料流传感器应用必要性,我们知道，输送机每米输送带上的物料重量（运载能力）与输送机的输送量有关，那么当发生变化时，如何调整带速才能使最小？下面分三个阶段进行分析。1）当给煤量=0/时，输送机的输送量=0/（假定输送机上无剩煤），=0/，输送机为空载运行。这时，如果将带速调整到最低运行速度0，由公式可得=10，此时电动机消耗的轴功率最小；2）当给煤量最大时，和也为最大值，输送机将以最大的输送量满载运行。输送机的运行速度也为最高速度，这时，电动机消耗的功率最大（可到额定功率）；3）当给煤量由最大减少时，如果保持不变（最高速），则减少，也随之减少。因此也有所减少，但由公式可知，减少只使负载功率减少，而对电动机总的功率消耗影响有限，并且输送机高速运行也加大了整个系统的机械磨损。此时如果降低带速，在当前的给煤量下使恢复到最大值，这样不仅完全利用了输送机的运载能力，而且可以使降到当前的最低值。由于降下来后，又升了上去，因而这时的与降速之前的值基本相等，也就是说降速后对负载功率损耗影响不大，主要是减少了空载功率损耗。因而，这种节能的原理其实就是在输送量减少时，应尽可能的降低带式输送机的带速，在当前的给煤量下使输送机达到最大运载能力时为止。这时的带速一定是最低的，空载功率损耗也是最低的，输送机也就运行在最佳的节能状态。,34,.,料流传感器应用的必要性,由以上的公式可以得知掌握了皮带的运量，就能推算出当前皮带最佳的运行速度，以便达到节能的目的，所以，掌握运量对整个皮带调速的过程起到了至关重要的作用，然而，我们以往只能通过皮带秤的手段来了解皮带的运量，但是皮带秤在使用的过程中也存在弊端，这些弊端主要来自于皮带秤所反映的运量第一是不够及时，一般的皮带秤安装的位置都距离給煤点有一段距离，不能第一时间了解皮带的给煤量。第二，皮带秤所反映的数值多为经过传感器采集，并经过内部计算的数值，只能反映出当前的煤量，而且数值不见得准确，尤其是当皮带变速运行时测量精度可能更差，同时也很难根据当前皮带转速反映出整个煤流的线性变化规律，而料流传感器就能很好的规避这些问题，首先此传感器安装于落煤点的下方，能直接的感受到落煤的变化。传感器采用激光形式检测，穿透力强，测量精度高，同时将采集到的数据实时的传递给控制站，能通过PLC的内部高速运算，计算出煤流的线性变化曲线，同时结合电机的运行电流，双方面进行比对、计算，为下一步PLC控制改变皮带运行速度提供强有力的技术支撑。,35,.,料流传感器的应用,下面举例说明料流传感器的应用方式：,此图中共5条皮带，其中4条实现了集中控制。我们在每个落煤点和皮带搭接处都安装了料流传感器，并在每条集控皮带机头放置了主控箱。当原煤从煤仓出来后，8070皮带机尾料流传感器对煤流进行了实时监测，并将数据传递给此皮带的主控箱，由于各个主控箱都通过光纤进行了连接通讯，所以此传感器的数据也第一时间传递给了其余控制站。,36,.,料流传感器的应用,由于7070皮带和8070皮带搭接，所以在8070提速的同时，7070也根据8070的运行时间，在煤流运送到自身皮带之前提前逐步加速，直至最佳的转速为止。当7070皮带搭接处和8070机尾的料流传感器都检测不到煤流的动作时或是煤流减少时，会先逐步降低8070皮带的转速，当计算着这个煤流整个运行工况，在逐步减慢7070皮带的带速，整个调速过程也参考着电机电流的变化情况，两者互为补充。同时变频器的调速为了使皮带运行的更平稳，一般在调试初期就计算出相应煤量对应的相应转速等级，对变频器实行多段速设置，通过PLC的计算控制多段速的控制。变频器本身采用无极变速及自动功率平衡的形式，使得速度转换更加平稳。,同理，在给煤机下放的5020皮带和7010皮带也根据以上的形式对皮带转速做出最佳控制方案。于此同时，各个皮带的数据全部通过光纤以太网形式将所有的数据上传至地面上位机，在上位机处能直观的检测到当前的运煤量及使用此设备后的节能效果。,37,.,料流传感器的应用,以上的案例针对的是整个皮带全部改造，或是新建的项目，但是对于现用设备，改造成本可能过高，为此，我们还有针对现有设备进行升级的方案。,具体方案为：1、将电机的驱动设备更改为变频器驱动，以便皮带能实现调速。2、如果能将皮带电机更换为变频电机最好进行更换，如果不方便，为了降低普通电机的低频运行的发热问题，最好增加强制风冷设备。3、在皮带的受煤点添加料流传感器。检测煤流情况4、额外增加一套控制设备控制变频器，接收来自过去主控制设备的启动信号，并反馈给主控设备变频运行及故障反馈的相关信号，通过此次增加的控制设备采集料流传感器数据，同时根据变频电流做出