中国矿业大学2009届本科生毕业设计 第7页

2.1.1 跑偏开关 2.1.2 速度传感器

KG1007A型皮带防跑偏开关为本质安全型电气设备，使用于煤矿有瓦斯尘爆炸危险的环境。它体积比较小、重量轻、密封性能好；触点动作后还留有较大的探杆转动缓冲角，使本身不易损坏，输出开关量信号。它的转动角度可以通过改变微调开关的位置来改变。在此设计中，我们要求跑偏信号发出传送给PLC后，使PLC给CST发出急停指令，同时触摸屏故障位置指示灯亮并启动急停报警。

2) 速度检测

检测皮带打滑、超速和断带故障，均需要知道皮带的运行速度，因此我们设置一个速度传感器来检测皮带的速度。本设计中，我们选用常州联力的KJ5007A型速度传感器，如图2.1.2所示，输出频率信号，幅值5V，频率f=200V(V为皮带速度值)，输出电流信号4～20mA。带式输送机运行时，速度检测传感器由紧贴皮带的滚轮带动转盘（带有齿槽）在光电传感器凹槽内转动，光电传感器光路通断受齿槽控制，输出相应的方波频率信号，频率信号再经频率/电压、电压/电流变换后输出4～20mA的电流信号，部分电路方框图如图2.1.3所示。

转盘 光电传感器f整形放大电压f频率/电压变换v电压/电流变换电流输出图2.1.3 速度检测传感器部分电路方框图

中国矿业大学2009届本科生毕业设计 第8页

3）打滑

驱动滚筒打滑的原因是滚筒的摩擦牵引力降低、超载或带子被卡住。摩擦牵引力降低的原因是输送带或滚筒沾泥水、输送带张力下降。采用自动调整的拉紧装置是防止驱动滚筒打滑的有效方法。滚筒持续打滑得不到纠正，则会招致输送带着火，引起重大火灾事故。采用阻燃输送带，驱动滚筒持续打滑也会冒烟污染空气。因此设置打滑保护装置，自动监视调整或停止。

在此设计中我们没有选用专门的打滑检测传感器，是通过检测皮带的速度，把皮带速度和滚筒速度做比较来实现的。理论上我们是将皮带的实际运行速度与滚筒实际速度作比较，但是实际上，在滚筒速度不容易获取的情况下，我们可让皮带实际速度与滚筒的额定转速比较，监测传动滚筒和输送带之间的线速度之差，当检测到输送机速度滑差率大于或等于8%时，立即发出声光报警：当测得输送机速度滑差率大于或等于8%和运行时间大于或等于20秒时使带式输送机与给煤机紧急停车，并发出声光报警；或当测得输送机速度滑差率大于或等于12%和运行时间大于或等于5秒时使带式输送机与给煤机紧急停车，并发出声光报警。 4）超速

当皮带负载忽然变轻或是皮带忽然断带时，皮带运行速度会马上升高。皮带一般正常运行速度是4.5m/s，如果速度太高，会对皮带旁边的矿工造成危险；同时若皮带旁边有锋锐的物体，可能会挂破皮带，造成重大事故。同上，我们在此设计中没有采用专门的超速传感器，通过皮带速度与设定值的比较，判定皮带是否超速运行。当皮带速度达到标准带速的105%时，发出声光报警并命令CST紧急停车，这里标准带速为4.5m/s。 5）断带

从大量的断带事故分析可知，带式输送机断带原因大概有以下几种: (a)齿轮减速器损坏，液力耦合器喷液或电动机逆转； (b)输送带接头质量问题；

(c)运输中因其他东西卷入而引起运输载荷突然增加； (d)启动和停车时应力变化大；

(e)输送带自身质量不过关，输送带服务年限过长，输送带长时间超负荷运输，日常维护不到位；

(f)物料分配不均，输送带跑偏。 为了防止由这些原因引起的断带事故，除了进行人为的检修和维护外，在输送机沿线上布置断带保护装置尤为重要。因为它可以避免突发事故，随时处于待命状态。在滚筒实际转速不能确定的情况下，我们通过检测皮带线速度与

中国矿业大学2009届本科生毕业设计 第9页

滚筒额定线速度差确定是否断带，当差值大于设定值时，发出断带信号，命令CST紧急停车，同时停给煤机，并发出声光报警。 6）堆煤传感器

当煤仓内有大煤块塞住煤仓漏口时，会使煤流阻在煤仓内，无法向皮带投放。由于煤仓特别大，如果没有人及时发现煤仓堆煤，煤在煤仓内会越堆越多，最后会迫使使用大量人力物力来挖除煤仓内阻塞的大量煤，同时将运输系统全部停下。这样不仅浪费时间降低工作效率，同时也费用大量人力物力，提高煤的生产成本。因此加入堆煤传感器，及时报警危险煤位，处理煤仓内阻塞的煤。

此设计中我们采用常州自动化研究所的物料探测传感器。KG1006系列物料探测传感器包括KG1006A型和KG1006C型，适用于煤炭、冶金、化工、建材的功能行业恶劣环境，主要用途是监测料仓物料高度；检测输送机溜槽阻塞或转载点堆积。传感器可以延时动作，延时时间可调，避免由于大块物料撞击引起误动作。这里我们选用KG1006A型，输出触点容量是AC220V，1A，电阻性负载；延时时间0.4～60s可调，瞬间复位。堆煤传感器安装在带式输送机头部漏斗壁上，调节其固定位置，不要被煤流打到。 7）烟雾检测传感器

由于打滑摩擦等原因，皮带机滚筒升高到一定温度时，会使皮带燃着，因此我们在滚筒处设置烟雾传感器当烟雾浓度大于一定值时，发出报警信号。烟雾传感器采用金属镅的离子式探测器，其阴极和阳极之间为高电阻输出，一般大于101欧，输出电流只有10～11A左右，只有用高电阻的静电计才能测出。烟雾传感器由不锈钢的外壳构成，当烟雾进入不锈钢外壳时，收集极电压将从4.5V下降，下降程度随浓度大小而变化。

本设计我们采用常州自动化研究所的KGN1-1型烟雾传感器，如图2.1.4所示，它为矿用本质安全型，用于监测煤矿井下因机械磨擦、电缆发热、煤层自然等原因引起的火灾事故，输出0/5mA的开关量信号，红色LED电源指示，报警时闪烁，频率1Hz，同时我们开启撒水灭火装置。 8）拉线急停开关

当遇到紧急情况时，可以采用手动的拉线急停开关，如图2.1.5所示，使输送带紧急停车，避免发生重大事故。我们采用常州自动化研究所的KG9001A-C型编码式拉绳急停闭锁开关，可用作输送机沿线电缆接线盒，并具有故障位置识别电路，识别各种不同故障及故障发生的地点。沿输送机长度方向配置的跑偏、纵撕（或其它传感器）等保护装置和起动预告、打点联络用的信号器均可通过它们与监控系统连接。

中国矿业大学2009届本科生毕业设计 第10页

图2.1.4 烟雾传感器图 2.1.5 拉线急停开关

9）红外温度传感器

由于滚筒和皮带的摩擦作用，当滚筒温度过高时，会使皮带燃着。因此，我们要及时监测滚筒温度，当温度达到一定值时报警。温度传感器从使用上可分为接触式和非接触式两大类，接触式目前使用较为广泛，而非接触式测量是通过检测被测物体所发出的红外线，来达到测温的目的。根据课题项目的具体要求，被测对象是一直转动的滚筒表面，接触式温度传感器测量起来误差太大，响应时间太长，温度变化的传递完全依靠空气为介质进行热交换，因而采用接触式测量不适用于该次设计，为此，选用了RAYTEK非接触式红外热敏元件作为测温元件，温度传感器的输出信号为0～10V模拟量电压信号，测量范围为-32～535度。它具有响应速度快，测量精度高，安装维护简便等特点。我们将检测到的红外温度与设定值比较，当温度大于设定值时，则发出报警指令，同时启动洒水阀洒水降温。一般我们的设定值要根据考虑周边情况，如：皮带的制作材料，燃点等。

10） 定子温度检测

定子超温一般从电和磁两方面来讲。从电的方面来说，主要原因是(1)电机长时间过负荷；(2)线圈绕组中出现相间或匝间短路；(3)线圈绝缘层损伤；(4)内部放电；从磁的方面来说，主要原因是电磁磁耗、涡流损耗过大。

当定子温度过高时，会使绝缘层破坏，造成短路。我们监测定子温度是通过在定子绕组中放入PT100热敏电阻来实现的。当环境温度变化时，热敏电阻的阻值变化，输出电流也随着变化。在第三章模拟量模块选择及连线中，我们将介绍PT100的接线。定子温度的比较值设定与绕组的绝缘材料等有关。 11） 纵撕检测

钢线芯带式输送机以其强度高、运量大和运距长等优点，受到各企业的青