臂架式斗轮机取料超载检测自动保护系统的开发及应用

田　鑫　张永宽　鲁　伟　张　勋　陈　浩

日照港集团股份有限公司第二港务分公司



臂架式斗轮机取料超载检测自动保护系统的开发及应用

田鑫张永宽鲁伟张勋陈浩

日照港集团股份有限公司第二港务分公司

针对悬臂式斗轮机取料时常出现的过载现象，应用传感器的自动检测与可编程控制器PLC的处理控制功能，开发了一种超载检测自动限制保护系统，适用于港口、矿山等大型散货堆场的臂架式斗轮机在取料过程中的超载在线检测、自动限制保护处理。实践表明，此系统运行良好，保证了臂架式斗轮机在取料作业过程平稳运转，有效地防止了取料超载现象的出现，保障了设备的正常运转及港口生产的高效地进行。

可编程控制器； 检测系统； 悬臂式斗轮机； 超载在线检测； 保护处理

1　前言

斗轮堆取料机是现代化工业大宗散状物料连续装卸的高效设备。斗轮机构在取料过程中常由于进给量过大出现超载现象。超载现象的发生会对斗轮本体、回转大齿圈、 悬臂钢结构等产生不良危害，降低设备关键部位的使用寿命[1]。

虽然斗轮驱动装置的液力偶合器通常选用限力矩型液力偶合器, 这对斗轮驱动装置具有一定的保护作用, 但作用有限，电动机的电气过流保护只是斗轮驱动装置的最后保护, 一般在斗轮装置发生过载较长时间后才会动作[2]。

为了能够使臂架式斗轮机在取料作业过程中运转更加平稳、防止大料出现影响装车质量，通过开发斗轮取料超负荷限制保护系统实现上叙目标，限制斗轮超载现象的出现，当超载时对斗轮机进给量进行限制并提醒工作人员，以防斗轮机受损。

2　取料超载检测自动限制保护系统的组成

可编程逻辑控制器PLC，采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储和执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作命令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。本系统采用PLC作为主控单元。

此系统由获取信号的传感器、工业可编程控制器PLC、执行限制保护部分组成。传感器为电流传感器安装在斗轮主电机的电路内、压力变送器安装在液压控制系统内、电子皮带秤安装在带式输送机内；控制器为PLC控制器。电流传感器、压力变送器及电子皮带秤的输出端均与PLC控制器相连；PLC控制器的输出端与斗轮主电机控制线路、蜂鸣报警器相连，控制斗轮主电机运转速度以及蜂鸣报警器报警。

3　取料超载检测自动限制保护系统的工作原理及特点

3.1工作原理

取料超载检测自动限制保护系统，通过检测斗轮主电机电流值、液压系统压力值以及皮带输送机瞬时流量，将原始信号送至PLC并由PLC控制器进行对比，PLC依据采集的信号值与设定值进行比对分析发出控制指令，可以控制电机减速、臂架下降、大车后退、报警器报警等功能，从而实现斗轮机取料超载的自动检测与保护。当检测数值大于轻度超载设定值时，PLC执行报警提示指令，通过报警器报警及时通知操作人员降低取料负荷，保证取料作业的正常进行；当检测数值大于严重超载设定值时，PLC执行自动限制保护指令，控制斗轮主电机的运转指令，该系统自动限制对斗轮机取料增加进给的机构动作，以避免斗轮机内部压力值、电流值迅速达到峰值而导致对斗轮机关键部件的损害。

3.2工作流程

斗轮机进行取料作业时，电流传感器检测斗轮主电机电流值并传输至PLC控制器，电压变送器检测液压缸内的压力值传输至PLC控制器，同时电子皮带秤将检测到的皮带输送机上的物料瞬时流量传输给PLC控制器，控制器将以上3个数据与预先设定的3个轻度超载值进行对比。

若3个数据均小于轻度超载值，斗轮机继续正常进行取料作业；

若任意一组数据大于轻度超载值，则控制器发出控制信号，蜂鸣器报警，同时报警灯闪烁，提醒操作人员降低取料负荷。若操作人员未及时处理斗轮取料进给量进一步增加，控制器将3个检测数据与超载限制设定值进行对比。

当3个数据中任意检测数值大于超载限制设定值时，PLC发出限制指令，对斗轮取料增加进给量的大车前进动作、左右回转动作、俯仰下降动作在设定时间内执行限制，使其不能增加进给量以降低取料负荷，限制设定时间结束后检测数值小于超载限制值斗轮机恢复正常作业状态。

当遇有取料塌垛或取料进给动作增加迅猛，导致斗轮机内部压力值、电流值迅速上升超过保护设定值，控制器发出停止斗轮运转指令，以避免压力值、电流值继续上升达到峰值造成堵转憋斗，以保护斗轮机关键部件免受损害。

4　 结语

此超载检测自动限制保护系统，通过检测斗轮主电机电流值、液压系统电压值以及输送机瞬时流量，并由控制器进行对比，实现了斗轮机取料超载的自动检测，并通过报警器及时通知操作人员进行处理，保证了取料作业的正常进行。当超载严重时，该系统限制对斗轮机增加进给的机构，以避免斗轮机内部压力值、电流值迅速达到峰值而导致对斗轮机关键部件的损害。取料超载检测自动限制保护系统在日照港股份二公司的臂架式斗轮机上，运行良好。

[1]何振亚. 斗轮堆取料机过载及其防止办法[J]. 港口装卸,2008,04:24-26.

[2] 马杰. 取料量可调的臂式斗轮堆取料机控制策略[J]. 自动化应用, 2015(6) :75-76.

The development of automatic overload monitoring and protection system for the cantilevered bucket wheel reclaimer and its application

Tian XinZhang YongkuanLu WeiZhang XunChen Hao

The Second Harbor Company of Rizhao Port Co., Ltd

In order to solve the overload problem that frequently happened in the reclaiming process in the cantilevered bucket wheel reclaimer, an automatic overload monitoring and limiting protection system has been developed by utilizingthe sensors and programmable controller(PLC) for automatic detection and process control.This techniqueis applicable for the overload on-line monitoring and automaticlimiting protection of cantilveredbucket wheel reclaimer in the large bulk cargo yard like the harbor and mining area. From the practical operation, the developed system is operated smoothly and proves that it can ensure cantilvered bucket wheel reclaimer run well in the reclaiming process. Therefore, the automatic overload monitoring and limiting protection system can efficiently prevent the overload reclaiming phenomenon and guarantees regular service of the reclaiming equipment and efficient production of the port.

programmable controller; detection system; cantilevered bucket wheel reclaimer; overload on-line monitoring; protection process

2015-12-30

10.3963/j.issn.1000-8969.2016.04.017

田鑫： 276800，山东省日照市上海路