【機電設備維修培訓】皮帶輸送機控制電路原理與故障維修
皮帶輸送機是帶式輸送機的簡稱，有固定式和移動式，結構簡單，效率高。皮帶輸送機是連續(xù)運輸機中效率較高、使用很普遍的一種機型，廣泛應用于采礦、冶金、建設工地、港口以及工業(yè)企業(yè)內部流水線上。皮帶輸送機的軟起動是通過控制起動加速度的大小，保證輸送機按照要求的速度曲線平穩(wěn)起動，在設定的起動時間內達到額定運行速度。一條無端的輸送帶環(huán)繞驅動滾筒和改向滾筒。兩滾筒之間的上下分支各以若干托輥支承。物料置于上分支上，利用驅動滾筒與帶之間的摩擦力曳引輸送帶和物料運行。
在散貨港口裝卸作業(yè)，皮帶輸送機已成為不可或缺的重要裝卸輸送設備。在散糧、礦石等場合也適合采用長距離的皮帶輸送機。
本文介紹3條皮帶輸送機運輸系統(tǒng)的構成、電氣工作原理及其故障維修。
一、三條皮帶輸送機的結構
圖1示出的是由3條皮帶輸送機組成的運輸系統(tǒng)，圖中左上角是物料箱，物料經過漏斗下泄到1號輸送帶上，經1號輸送帶運輸一定距離后，物料轉移到2號輸送帶上繼續(xù)傳輸，之后再經3號輸送帶將物料運輸到目的地，完成輸送任務。每一臺輸送帶均須由電機驅動，3條輸送機共使用3臺電機。
為了防止物料在皮帶上產生堆積現象，3條皮帶輸送機應逆序啟動，即圖1中的3條皮帶輸送機的啟動順序應為3號→2號→1號。皮帶機停機時，停機的順序是1號→2號→3號。無論哪一條輸送帶出現故障，都要把第一級皮帶停止，以防止繼續(xù)傳送物料，導致物料在傳送帶上堆積。
二、皮帶輸送機的電氣工作原理
3條皮帶輸送機的電氣控制原理圖見圖2。
圖2中使用了4只不同特性的時間繼電器。為了方便分析其工作原理，這里首先介紹電路中使用的時間繼電器。
1.時間繼電器
通常在電路中使用的時間繼電器是線圈通電即開始延時，延時時間到達，常開觸點閉合，常閉觸點斷開。而圖2中除了使用上述特性的時間繼電器KT1和KT2外，還使用了線圈斷電開始延時的時間繼電器KT3和KT4。如果一篇技術文檔或一幅電路圖中僅使用一種時間繼電器，則其線圈可使用普通繼電器線圈通用的圖形符號;如果一幅電路圖中兼有上述兩種或更多種類的時間繼電器，則為了有所區(qū)別，按照國家標準的規(guī)定，這些時間繼電器應使用不同的圖形符號，如圖3所示。
圖3(a)是線圈通電開始延時的時間繼電器的圖形符號，包括線圈符號和觸點符號。其常開觸點須待延時結束才閉合，常閉觸點須待延時結束才斷開。
圖3(b)是線圈斷電開始延時的時間繼電器的圖形符號，包括線圈符號和觸點符號。觸點在線圈通電時瞬時動作;線圈斷電時，其常開觸點須待延時結束才斷開，常閉觸點須待延時結束才閉合。
圖3(c)是線圈通電和斷電均有延時的時間繼電器的圖形符號。其常開觸點在線圈通電時延時閉合，線圈斷電時延時斷開;其常閉觸點在線圈通電時延時斷開，線圈斷電時延時閉合。
2.皮帶輸送機電路工作原理
圖2電路包括皮帶輸送機的一次主電路和二次控制電路。下面分別給以介紹。
(1)皮帶輸送機主電路
圖2所示的皮帶輸送機使用了3臺電機M1、M2和M3，它們的啟動與停止由交流接觸器KM1、KM2和KM3控制。啟動順序是，首先啟動電機M3，然后啟動電機M2，最后啟動電機M1。停機時的順序是，先停止電機M1，然后停止電機M2，最后停止電機M3。
3臺電機均各自安裝有熔斷器和熱繼電器，用于短路保護和過載保護。
(2)二次電路對3臺電機的順序啟動與停止
皮帶輸送機的二次控制電路應能滿足系統(tǒng)總的控制要求，即電機開機順序為M3→M2→M1，而停機順序為M1→M2→M3。
皮帶輸送機開機時點按啟動按鈕SB2(參見圖2)，這時中間繼電器KA線圈得電，其3個常開觸點同時閉合，其中KA-1閉合實現自保持;KA-2閉合為接觸器KM3的線圈獲得電源作好了準備;KA-3閉合使4只時間繼電器KT1～KT4線圈得電開始工作。
由于KT4的觸點KT4-1是線圈通電瞬間動作閉合、線圈斷電延時斷開的，所以，KT4的瞬時閉合觸點KT4-1使接觸器KM3的線圈在點按啟動按鈕SB2的同時即獲得電源，KM3的主觸點閉合，電機M3驅動3號輸送帶首先開始運轉。KM3的線圈有電后，其輔助常開觸點KM3閉合實現自保持。該觸點的另一個作用就是停機時使電機M3最后停止運轉，詳見后述。
之后應該啟動電機M2。控制電機M2啟動運轉與停機的是接觸器KM2，由圖2可見，其線圈回路中，在中間繼電器觸點KA-3閉合、時間繼電器KT3線圈獲得電源后，KT3瞬時動作的觸點KT3-1已經閉合，之后時間繼電器KT2的延時閉合觸點KT2-1一旦延時閉合，接觸器KM2的線圈即可獲得電源，KM2的主觸點接通電機M2的工作電源，M2開始運轉。KM2吸合動作后，其輔助常開觸點閉合，實現自保持。由此看來，時間繼電器KT2的延時時間，就是電機M3和M2兩臺電機的啟動時間間隔。
時間繼電器KT1是線圈通電開始延時的繼電器，其延時結束后，延時閉合的常開觸點KT1-1閉合，接觸器KM1線圈得電，電動M1開始運轉。
顯然，只要時間繼電器KT1比KT2的延時時間長，就能保證電機M1比電機M2啟動的更晚一些。
綜上所述，皮帶輸送機的二次控制電路可以實現3臺電機正確的啟動順序。
(3)二次控制電路中的電機停機過程
皮帶輸送機停機時，點按圖2中的停機按鈕SB1，中間繼電器KA線圈斷電，其所有觸點釋放。時間繼電器KT1～KT4線圈斷電，KT1的線圈斷電后觸點KT1-1瞬間釋放，接觸器KM1線圈斷電，電機M1首先斷電停機。之后KT3線圈斷電后延時動作的觸點KT3-1延時斷開，接觸器KM2線圈斷電，電機M2斷電停機。這里要說明一下與時間繼電器的觸點KT2-1并聯(lián)的接觸器KM2的輔助常開觸點的作用，它在電機M2的啟動與運行中似乎均可有可無，但它是電機M2順序停機不可或缺的。因為停機時點按了停機按鈕SB1后，4只時間繼電器線圈均斷電，KT1和KT2的延時觸點KT1-1和KT2-1同時斷開，如果沒有觸點KM2輔助常開觸點的作用，那么接觸器KM1和KM2的線圈將同時斷電，導致電機M1和M2同時斷電停機。顯然這不符合系統(tǒng)控制的要求。另外，與中間繼電器的觸點KA-2并聯(lián)的接觸器KM3的輔助常開觸點，作用與上雷同，都是為了實現順序停機而設置的。
時間繼電器KT4也是線圈斷電后延時動作的，但其延時時間較KT3長一些，所以其觸點KT4-1稍后才使接觸器KM3線圈斷電，致使電機M3最后停機。這樣的停機過程也正是系統(tǒng)工作所需要的。
梳理4只時間繼電器的工作情況，如表1所示，它們相互配合，完成了皮帶輸送機的開機與停機的順序要求。
表1時間繼電器的特性、功能與調整要求
|
時間繼電器 |
動作特性 |
延時時間 |
功能用途 |
|
KT1 |
線圈通電開始延時 |
較KT2長 |
確保電機M1最后開機 |
|
KT2 |
線圈通電開始延時 |
較KT1短 |
確保電機M2早于M1、遲于M3開機 |
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KT3 |
線圈斷電開始延時 |
較KT4短 |
確保電機M2早于M3、遲于M1關機 |
|
KT4 |
線圈斷電開始延時 |
較KT3長 |
確保電機M3最后關機 |
三、皮帶輸送機故障維修實例
一個由三條皮帶輸送機組成的運輸系統(tǒng)，啟動開機時應該按照3號→2號→1號的順序啟動，但近期出現故障，每次啟動都是啟動到2號機，啟動程序就停止了，1號機不能啟動。
根據分析，1號機的正常啟動，依賴于二次控制電路中的時間繼電器KT1、交流接觸器KM1的器件本身完好，接線規(guī)范，壓線螺釘無松動;一次電路中的熔斷器FU1正常，接觸器KM1的主觸點未嚴重燒蝕并未見接線松動。而隔離開關QS的工作情況可以暫緩考慮，因為如果它工作異常，則2號和3號皮帶機也不能正常工作。另外熱繼電器FR1也應是正常的，因為它的常閉觸點串聯(lián)在二次控制電路的公用電路中，影響的是3臺接觸器、電機的控制與運行。
檢修該例故障時，暫時停止向傳送帶上投放物料，然后點按啟動按鈕SB2,發(fā)現3號和2號輸送帶可以啟動，但1號輸送帶長時間不能啟動。用萬用表交流電壓檔測量時間繼電器觸點KT1-1兩端電壓，測量值為為380V，說明該觸點未接通，因為觸點一旦接通，其兩端是不會有電壓的，如此可以確定時間繼電器KT1已經損壞。更換一只觸點容量較大(允許的工作電壓更高，工作電流更大)的時間繼電器，故障排除。
這臺皮帶輸送機使用時間繼電器的觸點KT1-1直接接通接觸器KM1的線圈電路，并長期通過時間繼電器觸點給接觸器線圈供電，是時間繼電器損壞的重要原因。本例故障維修時，選用了一款觸點容量較大的時間繼電器，應該可以運行較長時間。也可以由時間繼電器KT1接通一只中間繼電器的線圈，然后用中間繼電器的觸點去控制接觸器KM1的線圈通電與否，應該更可靠。但須給中間繼電器安排安裝位置。
原創(chuàng)作者：杜旭良
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