煤礦井下皮帶運(yùn)輸狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究

【摘 要】本文在煤礦井下皮帶運(yùn)輸?shù)睦碚撗芯糠治龌A(chǔ)上，設(shè)計(jì)開發(fā)礦井皮帶運(yùn)輸狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，為綜合監(jiān)控技術(shù)的廣泛應(yīng)用和提高煤礦礦井皮帶運(yùn)輸狀態(tài)監(jiān)測(cè)與事故預(yù)警提供理論基礎(chǔ)和應(yīng)用借鑒。

【關(guān)鍵詞】皮帶運(yùn)輸機(jī)；監(jiān)測(cè)；煤礦

0 引言

皮帶運(yùn)輸機(jī)是一種由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的連續(xù)運(yùn)輸設(shè)備，主要用來(lái)輸送物料和成品，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)各領(lǐng)域。在皮帶運(yùn)輸機(jī)連續(xù)運(yùn)行過程中，皮帶運(yùn)輸機(jī)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)打滑、斷帶、劃傷、過載、聯(lián)軸器斷開等故障，導(dǎo)致壓礦的嚴(yán)重后果。因此對(duì)皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)具有重要意義。煤礦井下皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)走向長(zhǎng)，環(huán)節(jié)多且裝備了多種類型的皮帶運(yùn)輸機(jī)。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，僅靠提高皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)的質(zhì)量難以滿足安全生產(chǎn)的要求，還須裝備功能完善、質(zhì)量可靠、技術(shù)先進(jìn)的皮帶運(yùn)輸自動(dòng)化系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)皮帶機(jī)群運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)、控制與保護(hù)、現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)視。

1 煤礦井下皮帶運(yùn)輸狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作原理是：皮帶運(yùn)輸機(jī)的斷帶、劃傷、橫撕、打滑、過載、聯(lián)軸器斷開等多種皮帶機(jī)運(yùn)行異常狀態(tài)會(huì)給生產(chǎn)帶來(lái)較嚴(yán)重的后果，為避免這些現(xiàn)象的出現(xiàn)我們可以檢測(cè)皮帶速度、電機(jī)轉(zhuǎn)矩作這兩個(gè)特征參量是否異常。皮帶速度、電機(jī)轉(zhuǎn)矩成為皮帶運(yùn)輸機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)比較重要信號(hào)被測(cè)參量。除此以外，當(dāng)皮帶運(yùn)輸機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，安裝在皮帶機(jī)上的傳感器還應(yīng)檢測(cè)皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的煙霧、溫度、跑偏、堆煤、縱撕等特征參量，將表示皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的非電量轉(zhuǎn)變成為標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)，并將采集到的電信號(hào)經(jīng)過濾波、放大、整形處理后傳給主控單元進(jìn)行信號(hào)分析、處理，并與設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的閾值進(jìn)行分析比較，由主控單元采取相應(yīng)的控制策略，發(fā)出控制命令。例如對(duì)異常信號(hào)進(jìn)行停機(jī)、預(yù)警、報(bào)警等。制策略。

礦井皮帶運(yùn)輸狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由井下控制分站與井上控制主站構(gòu)成，整個(gè)系統(tǒng)采用全分布式控制結(jié)構(gòu)?？刂品终矩?fù)責(zé)采集礦井下的各種狀態(tài)特征參量的采集和對(duì)設(shè)備做出相應(yīng)的控制。每條皮帶機(jī)機(jī)頭位置安裝監(jiān)控分站一臺(tái)，監(jiān)控分站的顯示機(jī)構(gòu)可實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前皮帶機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。各監(jiān)控分站與各狀態(tài)參量傳感器之間采用距陣結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)聯(lián)接，控制分站與監(jiān)控主站之間采用現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)總線結(jié)構(gòu)接入工業(yè)以太網(wǎng)，監(jiān)控主站與監(jiān)控主機(jī)之間通過礦井環(huán)形光纖以太網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接。監(jiān)控主機(jī)部分位于地面機(jī)電監(jiān)控中心，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)上安裝組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)各分站的每條皮帶機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖a 所示。

礦井皮帶運(yùn)輸狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)量有速度、電機(jī)轉(zhuǎn)矩、縱撕傳感器等，其結(jié)果如圖b所示。

GSC6-SC型速度傳感器，主要用于檢測(cè)皮帶機(jī)的運(yùn)行速度，其基本工作原理為開路式磁阻傳感器。用于檢測(cè)作輸送機(jī)皮帶的運(yùn)行速度和低速打滑、超速和斷帶等現(xiàn)象的監(jiān)測(cè)。速度傳感器的摩擦滾輪安裝于皮帶機(jī)機(jī)頭上皮帶的下側(cè)，根據(jù)壓縮彈簧的張力使摩擦滾輪與上皮帶緊密接觸。此種安裝方法鑒于由于上皮帶托輥較密，水和灰都不易影響摩擦滾輪，摩擦滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)較平穩(wěn)，輸出頻率可靠。

CQG電機(jī)轉(zhuǎn)矩傳感器基于數(shù)字式轉(zhuǎn)矩傳感器原理之上研制而成。這種電機(jī)轉(zhuǎn)矩傳感器采用磁電轉(zhuǎn)換原理，應(yīng)用相位差原理和數(shù)字顯示的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測(cè)量方法，是通過磁電變換輸出具有相位差的二個(gè)電壓訊號(hào)的傳感器，可直接讀出扭矩和轉(zhuǎn)速的測(cè)量結(jié)果。

ZS01-L-Y型縱撕傳感器主要用于檢測(cè)各種規(guī)格型號(hào)的皮帶輸送機(jī)皮帶縱向撕裂。當(dāng)皮帶運(yùn)輸機(jī)出現(xiàn)皮帶縱撕故障時(shí)，便會(huì)出發(fā)攔索，使之產(chǎn)生位移變化量，通過檢測(cè)位移變化量的變化來(lái)檢測(cè)皮帶縱撕信號(hào)量。縱撕傳感器安裝于受料段皮帶下緩沖托輥之間，每個(gè)受料段設(shè)一組，從傳感器內(nèi)直接輸出預(yù)警、報(bào)警停機(jī)信號(hào)。

跑偏開關(guān)主要用于檢測(cè)實(shí)際運(yùn)行過程中皮帶輸送機(jī)的跑偏位移量來(lái)實(shí)現(xiàn)皮帶輸送機(jī)跑偏后自動(dòng)預(yù)警、報(bào)警功能；跑偏開關(guān)具有兩級(jí)動(dòng)作，一級(jí)動(dòng)作用于預(yù)警，二級(jí)動(dòng)作用于停機(jī)報(bào)警。當(dāng)皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行過程中輕微跑偏時(shí)，跑偏開關(guān)發(fā)出預(yù)警信號(hào)；當(dāng)皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行過程中嚴(yán)重跑偏時(shí)，跑偏開關(guān)發(fā)出停機(jī)報(bào)警信號(hào)。跑偏開關(guān)通常安裝在機(jī)頭位置，皮帶運(yùn)輸機(jī)槽角傾斜安裝，開關(guān)立輥應(yīng)當(dāng)垂直于皮帶面，立輥高度的 1/3 處位于皮帶面，同時(shí)保證電纜出線口安裝在皮帶機(jī)內(nèi)側(cè)。由于皮帶機(jī)在正常運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生一定程度的自然跑偏，而此自然跑偏不會(huì)影響皮帶機(jī)的正常運(yùn)行，所以在安裝時(shí)將立輥距帶邊留有一定的空間。

GQL0.1-Y煙霧傳感器是離子式煙霧傳感器的一種，用于環(huán)境中煙霧的檢測(cè)，能有效準(zhǔn)確的檢測(cè)環(huán)境中煙霧的濃度信號(hào)。

堆煤傳感器主要安裝在皮帶機(jī)機(jī)頭溜煤眼和皮帶搭接處。當(dāng)皮帶機(jī)頭發(fā)生堆煤或滿倉(cāng)及超過限位的時(shí)候，堆煤傳感器動(dòng)作一定的角度，傳感器輸出點(diǎn)由閉合變成斷開?？刂葡到y(tǒng)監(jiān)測(cè)到后，進(jìn)行報(bào)警和停機(jī)，已達(dá)到保護(hù)皮帶機(jī)的目的。

GWM-40-W 型號(hào)溫度傳感器是基于熱電偶原理的溫度傳感器，當(dāng)被測(cè)設(shè)備或環(huán)境溫度升高到一定的時(shí)候，溫度傳感器的熱敏原件動(dòng)作輸出信號(hào)。以保證安全。用于電機(jī)運(yùn)行時(shí)溫度的檢測(cè)，能有效準(zhǔn)確的檢測(cè)電機(jī)運(yùn)行時(shí)溫度信號(hào)。

2 結(jié)論

運(yùn)用測(cè)試技術(shù)和控制理論建立完善的皮帶運(yùn)輸機(jī)的帶速、過載、打滑、劃傷、斷帶、聯(lián)軸器斷開、跑偏、煙霧、溫度、等檢測(cè)與事故預(yù)警；系統(tǒng)能實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)皮帶機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，能根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采集到數(shù)據(jù)，診斷出系統(tǒng)存在的故障，在達(dá)到一級(jí)預(yù)警預(yù)設(shè)值時(shí)，進(jìn)行預(yù)警，達(dá)到二級(jí)報(bào)警預(yù)設(shè)值時(shí)，進(jìn)行停機(jī)報(bào)警；狀態(tài)監(jiān)測(cè)與事故預(yù)警系統(tǒng)與調(diào)度電話系統(tǒng)、工業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)系在一起，共同對(duì)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)發(fā)揮各自的作用；系統(tǒng)具有地面遠(yuǎn)程控制為綜合監(jiān)控技術(shù)的廣泛應(yīng)用和提高煤礦礦井皮帶運(yùn)輸狀態(tài)監(jiān)測(cè)與事故預(yù)警提供理論基礎(chǔ)和應(yīng)用借鑒。

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