帶式輸送機故障分析及監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

田維維

（蘭花科技創(chuàng)業(yè)股份有限公司大陽煤礦分公司，山西晉城048003）

井下帶式輸送機依靠其結(jié)構(gòu)簡單、適應(yīng)力強的特點，被廣泛用于井工礦生產(chǎn)作業(yè)中進(jìn)行長距離物料的運輸[1-2]。但在使用過程中發(fā)現(xiàn)，由于使用壽命的縮短和長期井下惡劣環(huán)境的影響，會造成帶式輸送機出現(xiàn)皮帶跑偏、斷裂、異響等故障，如何調(diào)整輸送機實時工況，為井下生產(chǎn)安全提供保障是煤礦機電技術(shù)人員不得不面對的重點問題[3-4]。

1 帶式輸送機常見故障分析

帶式輸送機在進(jìn)行長距離物料運輸?shù)倪^程中，主要依靠摩擦傳動的原理，即皮帶與傳動滾筒之間的摩擦力，由機尾轉(zhuǎn)向滾筒帶動皮帶運行，形成封閉的作業(yè)系統(tǒng)，實現(xiàn)物件的運輸。傳統(tǒng)的井下帶式輸送機如圖1所示，承載托輥起到承載作用和輸送煤炭（或物料）的功能，使之與皮帶共同運動。

圖1 帶式輸送機示意圖

1.1 輸送帶跑偏

帶式輸送機的皮帶主要由鋼絲繩芯制成，皮帶跑偏是輸送機傳送系統(tǒng)中普遍存在的故障之一。輸送機安裝質(zhì)量和托輥質(zhì)量不合格，都會造成皮帶的打滑、跑偏。分析認(rèn)為，在長期的使用過程中會致使承載托輥、驅(qū)動滾筒和膠帶中心不處于一條直線，或滾筒的兩端外徑不一致，導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。

針對這種情況建議對輸送皮帶的實時工況進(jìn)行力學(xué)分析統(tǒng)計，當(dāng)皮帶中心線垂直的側(cè)向拉力大于托輥對皮帶的擠壓力時，進(jìn)行作業(yè)調(diào)整，不僅可以預(yù)防和避免輸送帶跑偏問題，還可以作為分析研究輸送帶張緊方面問題的部分理論依據(jù)。

1.2 輸送帶斷帶

皮帶斷裂、拉斷屬于輸送機較為嚴(yán)重的機械故障，會造成整部輸送機無法工作，煤炭物料的停運，需要企業(yè)反饋給廠家專業(yè)人員進(jìn)行設(shè)備的檢修和維護。

造成該故障的主要原因包括：①皮帶連接頭質(zhì)量較差：當(dāng)皮帶長期處于高載荷、遠(yuǎn)距離作業(yè)時，輸送帶的張力將一直處于極限狀態(tài)，當(dāng)機體過度疲勞時且皮帶質(zhì)量不符合生產(chǎn)要求時，會造成輸送帶斷裂的現(xiàn)象；②運輸物超限：部分礦井會有超能力生產(chǎn)的情況發(fā)生，使皮帶輸送機的運輸重量超過額定承載量，一旦超過系統(tǒng)所能承受的最大能力，將會導(dǎo)致張力激增，造成了皮帶斷裂、拉斷。③安裝人員作業(yè)不規(guī)范：輸送機在安裝調(diào)校時，需要嚴(yán)格按照作業(yè)規(guī)范要求進(jìn)行施工，如果安設(shè)人員責(zé)任心不強或者專業(yè)技術(shù)不過關(guān)，很有可能造成皮帶安設(shè)的不規(guī)范，從而對皮帶的張緊力調(diào)校失準(zhǔn)，造成安全隱患。

針對于上述情況，建議企業(yè)對皮帶進(jìn)行定期的檢驗與維護，對技術(shù)人員進(jìn)行嚴(yán)格的管控和培訓(xùn)，加強質(zhì)量過硬、技術(shù)過硬的人員設(shè)備。

1.3 機械部件故障

電機異響、燒毀：帶式輸送機啟動時，如果發(fā)生電機嗡嗡異響，或是達(dá)不到額定轉(zhuǎn)速，通常是由于電機是三相電只啟動了兩相運行的情況。在電壓不穩(wěn)定的情況下開機，甚至?xí)l(fā)電機燒毀，引發(fā)機電事故。

液力耦合器轉(zhuǎn)速失準(zhǔn)：當(dāng)驅(qū)動電機連接出現(xiàn)問題時，或安裝不正確時，都會發(fā)生液力耦合器工作機械達(dá)不到額定轉(zhuǎn)速的情況。

減速機異響、震動或過熱：異響主要是受機器震動的影響，減速機的地腳螺栓會發(fā)生松動或軸承齒輪的發(fā)生磨損、掉齒而引起的；而當(dāng)用于減速機的潤滑油不足或發(fā)生變質(zhì)時，會造成機器過熱。

針對上述零部件的故障，建議操作人員每次在帶式輸送機在啟動前，需對膠帶輸送機進(jìn)行開機檢查，及時發(fā)現(xiàn)隱患并進(jìn)行整改，減少部件故障的發(fā)生率。

2 大陽礦皮帶機自動控制系統(tǒng)的設(shè)計方案研究

大陽礦主斜井擔(dān)負(fù)礦井煤炭提升任務(wù)，采用DTL100/70/450S 型固定式帶式輸送機進(jìn)行煤炭的提升。為實時了解大陽礦帶式輸送機使用工況，提高設(shè)備安全性，本文通過參考相似礦井的成功經(jīng)驗，提出在本礦帶式輸送機集中實施監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計方案。

2.1 控制對象分析

DTL100/70/450S 型固定式帶式輸送機，提升長度約為840m，運輸傾角18°，由主井底煤倉給煤，皮帶機配用電機電壓6kV，功率710kW。使用的皮帶寬1000mm，型號ST2500/1000×(8+7.2+8)，該皮帶輸送機裝設(shè)有防跑偏、急停、溫度、煙霧、縱撕、自動灑水、防滑、堆煤、張緊力下降、防逆轉(zhuǎn)和制動等保護裝置，安裝有KXJ127 礦用隔爆兼本安型帶式輸送機可編程電控裝置。

2.2 地面控制中心

地面控制中心主要由控制臺、工業(yè)計算機、顯示屏幕、監(jiān)視器、電源組成，統(tǒng)一設(shè)置在大陽礦機電管理區(qū)(隊)，控制計算機，通過工業(yè)控制計算機采用IPC（計算機遠(yuǎn)程控制）的方式，重點對中央主皮帶輸送機和西翼皮帶輸送機進(jìn)行監(jiān)控，完成歷史信息記錄、實時畫面顯示、自動報警燈信息，具體如圖2所示。

圖2 帶式輸送機監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.3 畫面顯示與操控

在地面控制中心，通過分屏卡對井下帶式輸送機的工作動態(tài)進(jìn)行實時分屏顯示，統(tǒng)計包括輸送機作業(yè)參數(shù)的動態(tài)值、平均值、曲線等數(shù)據(jù)內(nèi)容。

在主操作屏上，主要以鍵盤、觸控、鼠標(biāo)點擊的方式實現(xiàn)對帶式輸送機開、停、加速、減速等模式的切換。同時支持帶式輸送機運行過程中，對配煤膠帶的機尾進(jìn)行位移的指揮，目的在于當(dāng)本煤倉滿倉時，自動切換煤流方向轉(zhuǎn)到另一煤倉的自動配煤功能，以保證煤炭開采的接續(xù)性。

2.4 數(shù)據(jù)傳輸與修改

監(jiān)控系統(tǒng)采用光纖收發(fā)器進(jìn)行光電信號之間的轉(zhuǎn)換工作，實現(xiàn)井上與井下的遠(yuǎn)程通信，并在工業(yè)計算機系統(tǒng)中建立數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，將運輸監(jiān)控系統(tǒng)與機電管理部門、甚至全礦計算機網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)，以實現(xiàn)對每條帶式輸送機數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程修改。

3 結(jié)束語

礦用帶式輸送機在井下惡劣工作環(huán)境中，會發(fā)生打滑、跑偏、機械零部件損壞等故障，在對故障發(fā)生原因進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，對帶式輸送機進(jìn)行計算機實時監(jiān)控，可以有效掌握輸運設(shè)備的工況。在對大陽煤礦帶式輸送機提出計算機控制系統(tǒng)方案后可以得到以下優(yōu)勢：

（1）設(shè)備使用壽命的延長。對進(jìn)行輸運系統(tǒng)進(jìn)行實時監(jiān)控，可以確保皮帶機更多關(guān)鍵的信息被收錄，加以利用計算機進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，將會更有針對性地對皮帶部件進(jìn)行維護。

（2）人性化的體現(xiàn)。從滿足操作人員操作便利性的角度來講，整個系統(tǒng)更具有人性化的特點，井下運行工況以畫面的形式展示，使原先難以掌握的工作以一種極其簡便的方式來使監(jiān)測。

（3）運行成本的降低。運行成本也是自動化監(jiān)控系統(tǒng)必須考慮的地方，更有針對性地進(jìn)行設(shè)備維護、零部件更換，在無形中降低了各項安全生產(chǎn)事故發(fā)生的概率，對企業(yè)長治久安起到了積極作用。