帶式輸送機(jī)智能運(yùn)維管理平臺研究與設(shè)計(jì)

聶永朝，馮寶忠，楊 洋

(寧夏天地西北煤機(jī)有限公司，寧夏回族自治區(qū)石嘴山市，753000)

2020年，國家發(fā)改委等8部門印發(fā)的《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見》指出，各類煤礦要分階段、分步驟實(shí)現(xiàn)智能化[1]。煤礦開采、運(yùn)輸?shù)闹悄芑敲禾啃袠I(yè)發(fā)展的核心技術(shù)支撐，帶式輸送機(jī)輸送系統(tǒng)通常擔(dān)負(fù)著煤礦的主運(yùn)輸任務(wù)，它的智能化是實(shí)現(xiàn)煤礦智能化必不可缺的一環(huán)。帶式輸送機(jī)輸送系統(tǒng)通常由多條不同參數(shù)的帶式輸送機(jī)搭接而成，現(xiàn)階段帶式輸送機(jī)輸送系統(tǒng)常常由于其中一條帶式輸送機(jī)或其中的關(guān)鍵設(shè)備故障導(dǎo)致系統(tǒng)停運(yùn)，而且整個(gè)帶式輸送機(jī)輸送系統(tǒng)基本沒有形成協(xié)調(diào)控制的概念，運(yùn)輸效率較低。因此，煤礦帶式輸送機(jī)智能化探索與實(shí)踐對于智能煤礦的建設(shè)具有現(xiàn)實(shí)意義，且實(shí)施也迫在眉睫。

為了給煤礦用戶提供更智能、更綠色、更安全的輸送系統(tǒng)，筆者根據(jù)國內(nèi)帶式輸送機(jī)現(xiàn)狀及煤礦智能化需求，研究與設(shè)計(jì)了帶式輸送機(jī)智能運(yùn)維管理平臺，利用“設(shè)備感知管理+互聯(lián)網(wǎng)”的模式，實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)透明輸送，平臺將帶式輸送機(jī)本體及各子系統(tǒng)的有效信息進(jìn)行融合分析診斷，并形成決策性輸出，通過可視化、無人化的安全高效運(yùn)行，大幅度降低運(yùn)營成本、提高管理水平，引領(lǐng)帶式輸送機(jī)行業(yè)深層次變革。

1 帶式輸送機(jī)智能運(yùn)維管理平臺設(shè)計(jì)

該平臺遵循透明原則，能夠使監(jiān)控采集層內(nèi)各子系統(tǒng)間信息共享，保證運(yùn)量帶面透明、運(yùn)行數(shù)據(jù)透明、調(diào)控節(jié)能透明，3個(gè)“透明”層層遞進(jìn)、相輔相成，授權(quán)用戶可以迅速直觀地進(jìn)行監(jiān)控，最終為用戶提供更智能、更綠色、更安全的輸送系統(tǒng)。

1.1 平臺數(shù)據(jù)架構(gòu)設(shè)計(jì)

要使帶式輸送機(jī)運(yùn)維管理平臺能夠處理全部采集層的數(shù)據(jù)，并對外提供各種接口，其關(guān)鍵技術(shù)就是解決數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的問題[2]。目前，不同廠商提供的礦用設(shè)備數(shù)據(jù)接口、協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)千差萬別，軟件平臺使用的技術(shù)棧也迥然不同，造成各系統(tǒng)間形成壁壘導(dǎo)致數(shù)據(jù)堵塞隔離，為帶式輸送機(jī)運(yùn)維管理平臺的數(shù)據(jù)接入工作帶來較大阻力。因此，本系統(tǒng)選用智能型網(wǎng)關(guān)對終端設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行接入，智能型網(wǎng)關(guān)支持各種通信協(xié)議，通過OPC標(biāo)準(zhǔn)與上位系統(tǒng)互通，OPC規(guī)范了接口函數(shù)，不管終端數(shù)據(jù)以何種方式傳送，用戶都可以使用統(tǒng)一的方式訪問控制，使得運(yùn)維管理平臺可以較方便地采集各子系統(tǒng)設(shè)備的信息，還可滿足子系統(tǒng)之間對數(shù)據(jù)共享的需求，從而支撐帶式輸送機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合聯(lián)動，為智能化控制奠定可靠基礎(chǔ)。帶式輸送機(jī)智能運(yùn)維管理平臺數(shù)據(jù)架構(gòu)如圖1所示。

煤礦帶式輸送機(jī)智能化控制主要體現(xiàn)在有效信息的獲取和智能算法上，只有全面有效的信息作為基礎(chǔ)，才能保證算法的可靠性，從而達(dá)到帶式輸送機(jī)智能運(yùn)維管理平臺透明運(yùn)行的目的。同時(shí)，平臺的各網(wǎng)絡(luò)、各層級、各子系統(tǒng)之間均采用安全防范措施，以確保網(wǎng)絡(luò)的安全性能，并對核心設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行冗余存儲，提高平臺運(yùn)行的穩(wěn)定可靠性。

圖1 帶式輸送機(jī)智能運(yùn)維管理平臺系統(tǒng)數(shù)據(jù)架構(gòu)

1.2 平臺功能架構(gòu)設(shè)計(jì)

該平臺采用B/S架構(gòu)，對帶式輸送機(jī)輸送系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行智能綜合管理和監(jiān)控，包括逆止器逆止力矩監(jiān)測及閾值報(bào)警、驅(qū)動部故障診斷與健康管理、膠帶縱向撕裂狀態(tài)顯示、托輥噪聲分析、人員安全防護(hù)及帶式輸送機(jī)系統(tǒng)節(jié)能調(diào)速與協(xié)調(diào)聯(lián)動等，該平臺將各個(gè)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合、分析、決策、輸出，形成完善的歷史數(shù)據(jù)報(bào)表(含運(yùn)行參數(shù)、曲線圖和報(bào)警記錄)，當(dāng)帶式輸送機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)問題時(shí)，平臺可快速鎖定問題，縮短故障停機(jī)時(shí)間。帶式輸送機(jī)智能運(yùn)維管理平臺功能架構(gòu)如圖2所示。

圖2 帶式輸送機(jī)智能運(yùn)維管理平臺功能架構(gòu)

2 關(guān)鍵子系統(tǒng)監(jiān)測技術(shù)分析

帶式輸送機(jī)正常運(yùn)行時(shí)由逆止器、張緊裝置、驅(qū)動部(電機(jī)、減速器及滾筒)、膠帶、上下托輥及連續(xù)載荷等單元構(gòu)成，為了實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)智能運(yùn)維管理平臺的透明化，首先須采集這些單元中的有效信息，下面將分別對各個(gè)單元進(jìn)行分析，并選擇其有效信息與采集途徑。

2.1 逆止器力矩在線監(jiān)測

逆止器是為防止傾斜上運(yùn)帶式輸送機(jī)有載停車時(shí)發(fā)生倒轉(zhuǎn)或順滑現(xiàn)象，經(jīng)對制動力矩核算增設(shè)的逆止裝置[3]。隨著煤炭行業(yè)的迅猛發(fā)展，工藝上對傾斜上運(yùn)帶式輸送機(jī)的大傾角、大運(yùn)量、長距離、高帶速等特性提出了更高的要求，因此在大傾角、大運(yùn)量上運(yùn)帶式輸送機(jī)中如何保證安全、高效生產(chǎn)、降低事故的發(fā)生顯得尤為重要，而逆止器則是大傾角帶式輸送機(jī)安全運(yùn)行的最后也是最重要的一道防線。

逆止器應(yīng)能保證在任何情況下作用在逆止器上的力矩均小于逆止器的最大力矩，特別是在帶式輸送機(jī)非正常停車時(shí)出現(xiàn)的最大逆轉(zhuǎn)力工況(如：滿載啟動時(shí)意外斷電或瞬時(shí)運(yùn)量過大停機(jī)等)。

2.1.1力矩在線監(jiān)測

現(xiàn)有逆止器只在銘牌上標(biāo)注額定逆止力矩，但對于使用過程中的力矩?cái)?shù)值不能實(shí)時(shí)監(jiān)測；如果逆止器損壞或帶式輸送機(jī)發(fā)生倒轉(zhuǎn)、順滑現(xiàn)象，無法進(jìn)行事故原因分析，這將對帶式輸送機(jī)的正常使用產(chǎn)生直接影響。針對此種現(xiàn)象，應(yīng)對逆止器力矩和溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，此項(xiàng)的實(shí)施可以解決的問題如下：

(1)為帶式輸送機(jī)逆止力矩的計(jì)算和裝置選型提供大量的現(xiàn)場工程數(shù)據(jù)，便于改進(jìn)算法和制造升級；

(2)對監(jiān)測的逆止器力矩及溫度進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理，同時(shí)設(shè)置閾值，進(jìn)行數(shù)據(jù)比較和報(bào)警，提示操作人員及時(shí)處理，進(jìn)而對事故進(jìn)行提前預(yù)判。

2.1.2力矩在線監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)

為了能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測到逆止器的逆止力矩，可采用以下辦法：

(1)增設(shè)扭應(yīng)力不介入式轉(zhuǎn)矩測力裝置；

(2)使用測力儀測定防轉(zhuǎn)臂支撐點(diǎn)的阻力；

(3)在逆止器力臂和底座間加裝輪輻式壓力傳感器。

從逆止器的工作原理及結(jié)構(gòu)來看，無論哪種方式，逆止力監(jiān)測設(shè)備的安裝位置包括2種，第一種是安裝在內(nèi)外圈之間，第二種是安裝在轉(zhuǎn)臂和底座之間，相比較而言，第二種方式安裝簡單且便于第三方集成。

2.2 張緊裝置按需調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)固化

張緊裝置是帶式輸送機(jī)系統(tǒng)的必備裝置，它不僅為帶式輸送機(jī)正常運(yùn)行提供合適的張力和摩擦力，還使膠帶在托輥間保持適合的垂度。在使用過程中，若張緊力調(diào)節(jié)過大，會促使機(jī)械結(jié)構(gòu)變形甚至鋼絲繩崩斷；若張緊力調(diào)節(jié)過小，則會引起膠帶打滑或跑偏事故。因此，張緊裝置張力調(diào)節(jié)的性能優(yōu)劣直接影響到帶式輸送機(jī)的運(yùn)行狀況和膠帶、機(jī)架、滾筒等部件的使用壽命。

2.2.1張緊力按需調(diào)節(jié)

現(xiàn)階段張緊裝置的計(jì)算選型都是滿足帶式輸送機(jī)在最大、最惡劣工況下的張力大小，其使用過程僅在帶式輸送機(jī)啟動、運(yùn)行、停止這3種狀態(tài)下進(jìn)行了簡單設(shè)定。而在實(shí)際應(yīng)用中，帶式輸送機(jī)運(yùn)行所需張緊力的大小跟載荷、長度及巷道的坡度有直接關(guān)聯(lián)，下面以帶式輸送機(jī)(參數(shù)：帶寬為1 200 mm、帶速為4.5 m/s、功率為2×630 kW、傾角為-13°～10°)輸送長度變化為例[4]，計(jì)算實(shí)際所需張緊力大小見表1。

表1 張緊力隨帶式輸送機(jī)輸送長度變化

由表1的數(shù)據(jù)分析可知，僅在帶式輸送機(jī)長度改變這一條件下，按實(shí)際所需張緊力運(yùn)行就極大地提高了機(jī)架、膠帶及張緊滾筒軸承使用壽命，且現(xiàn)階段大多數(shù)帶式輸送機(jī)都存在不匹配的問題，因此載荷大小也是影響張緊力大小的重要因素之一。

2.2.2張緊力按需調(diào)節(jié)解決途徑

為了保證帶式輸送機(jī)安全、可靠、高效運(yùn)行，張緊裝置需能根據(jù)外部參數(shù)的變化實(shí)現(xiàn)張緊力分段可調(diào)，滿足這一條件的產(chǎn)品目前雖然有永磁變頻張緊、變頻張緊及液壓張緊這3類，但其生產(chǎn)廠家絕大多數(shù)都不是帶式輸送機(jī)主機(jī)制造商，不具備帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算能力，因此在帶式輸送機(jī)運(yùn)行過程中張緊力調(diào)節(jié)依據(jù)的數(shù)據(jù)沒有可靠來源。

因此，要求主機(jī)廠家在設(shè)計(jì)階段根據(jù)帶式輸送機(jī)的長度、巷道坡度及載荷變化得到的一系列不同張緊力數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，為了保證工程的可靠性，進(jìn)行分段實(shí)施調(diào)節(jié)，并將張緊力調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)庫固化在主控設(shè)備程序中，在帶式輸送機(jī)運(yùn)行時(shí)，主控設(shè)備程序?qū)﹂L度、坡度及連續(xù)載荷進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤并與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比對，比對后將實(shí)際所需張緊力大小發(fā)送至張緊裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)。

2.3 元部件故障診斷與狀態(tài)評估

帶式輸送機(jī)需進(jìn)行在線監(jiān)測的主要元部件有驅(qū)動單元、滾筒、膠帶、托輥等，元部件故障診斷與狀態(tài)評估系統(tǒng)可將帶式輸送機(jī)的事故性、計(jì)劃性維修轉(zhuǎn)變?yōu)轭A(yù)測性維修，不但可以減輕工作人員的勞動強(qiáng)度、及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、降低事故風(fēng)險(xiǎn)、避免事故擴(kuò)大化、大大降低生產(chǎn)過程中的非正常停機(jī)時(shí)間，而且能夠擺脫人工故障數(shù)據(jù)記錄和數(shù)據(jù)分析難以形成系統(tǒng)性的制約。

元部件故障診斷與狀態(tài)評估還可以正確有效地揭示潛在故障的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移，智能診斷出設(shè)備的故障原因與故障嚴(yán)重程度，并可評估設(shè)備的實(shí)際壽命周期，為設(shè)備合理維護(hù)保養(yǎng)和優(yōu)化備品備件庫提供科學(xué)管理依據(jù)，建立設(shè)備的故障現(xiàn)象、故障原因、故障措施的知識庫體系，實(shí)現(xiàn)知識傳承和知識共享[5]，實(shí)現(xiàn)診斷結(jié)果自動生成健康報(bào)表。

2.3.1驅(qū)動單元及滾筒診斷關(guān)鍵技術(shù)

目前，驅(qū)動單元及滾筒多采用振動加溫度傳感器作為底層數(shù)據(jù)采集的單元，系統(tǒng)將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT頻譜、包絡(luò)譜、瀑布圖、特征頻率幅度及熱譜分析，與海量的積累數(shù)據(jù)比對，從而診斷出轉(zhuǎn)子不平衡、齒輪嚙合故障、機(jī)器不對中、組件共振、軸承故障等不同的故障。

2.3.2膠帶縱向撕裂診斷關(guān)鍵技術(shù)

膠帶約占帶式輸送機(jī)36%左右的成本，對它的縱向撕裂檢測尤為重要[6]，現(xiàn)階段主要有以下5類技術(shù)類型：

(1)壓敏電阻傳感器類型。該類型原理是利用膠帶縱向撕裂或橫向斷裂時(shí)產(chǎn)生的落煤，當(dāng)落煤壓到壓敏電阻傳感器上，傳感器兩輸出端之間的電阻就會由大于1 MΩ改變?yōu)樾∮诨虻扔? kΩ，從而對膠帶撕裂狀態(tài)進(jìn)行判別。

(2)導(dǎo)電橡膠傳感器類型。壓力可使導(dǎo)電橡膠中的鋁鍍銀、銀等導(dǎo)電顆粒接觸，達(dá)到良好的導(dǎo)電性能[6]，利用這一原理，將導(dǎo)電橡膠模壓成適合帶式輸送機(jī)帶寬的槽型感知器，當(dāng)膠帶被異物穿透后，隨膠帶運(yùn)行而擠壓感知器，使其導(dǎo)電。

(3)無源觸點(diǎn)開關(guān)類型。這種形式類似于拉線開關(guān)，整個(gè)裝置由機(jī)械開關(guān)、定滑輪及懸掛在上膠帶下方的鋼絲繩構(gòu)成，當(dāng)膠帶被異物穿透觸動鋼絲繩后帶動開關(guān)動作。

(4)異物視覺監(jiān)測及縱向撕裂系統(tǒng)。該系統(tǒng)首先實(shí)現(xiàn)的功能是預(yù)防，系統(tǒng)基于智能視頻分析技術(shù)，當(dāng)生產(chǎn)過程中下料倉口堆煤或有異物突然出現(xiàn)并停留超過設(shè)定時(shí)間，發(fā)出報(bào)警，防止異物卡住造成堆煤和膠帶撕裂故障，防患于未然；該系統(tǒng)其次實(shí)現(xiàn)的功能是阻止擴(kuò)大，當(dāng)視頻漏檢發(fā)生異物穿刺膠帶撕裂時(shí)，利用激光檢測光幕信號觸發(fā)[7]。

(5)膠帶縱向撕裂識別監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)用特種光感攝像機(jī)對膠帶表面進(jìn)行拍攝成像，通過結(jié)構(gòu)光束在膠帶表面呈現(xiàn)一條與膠帶表面完全相符的輪廓線，然后利用圖像實(shí)時(shí)算法對拍攝圖像中的輪廓線變化進(jìn)行判斷膠帶縱向撕裂狀態(tài)。

由縱向撕裂裝置基本工作原理可知，前3種類型的檢測手段均是通過膠帶發(fā)生縱向撕裂事故后物料灑落進(jìn)行識別，但事實(shí)上是95%以上膠帶縱向撕裂時(shí)不會漏撒物料，而是在膠帶的張力下呈現(xiàn)出重疊或緊閉狀態(tài)，即使有漏撒現(xiàn)象，膠帶在運(yùn)行中漏撒到傳感器的物料也較少，從而導(dǎo)致發(fā)生縱向撕裂事故后傳感器不能準(zhǔn)確判斷或失效。

后2種基于圖像、視頻分析技術(shù)的膠帶縱撕監(jiān)測系統(tǒng)，均不依賴于落煤進(jìn)行檢測，它們通過對特種攝像機(jī)采集的圖像進(jìn)行分析處理，并對膠帶的斷面高度和深度進(jìn)行校驗(yàn)，從而判斷膠帶的縱向撕裂狀態(tài)。系統(tǒng)具有靈敏度高、響應(yīng)速度快的特性，做到了提前感知，避免損失擴(kuò)大。

2.3.3托輥診斷關(guān)鍵技術(shù)

托輥是承載帶式輸送機(jī)膠帶和載荷的部件，雖然單件成本較低，但數(shù)量最多，約占輸送機(jī)成本的20%左右，保障托輥的正常運(yùn)行非常必要，因?yàn)槿绻休佇D(zhuǎn)阻力過大，不但會影響系統(tǒng)動力，嚴(yán)重時(shí)還會造成膠帶撕裂和溫度超限，從而引發(fā)火災(zāi)。

為了能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測到托輥的運(yùn)行狀態(tài)從而進(jìn)行故障診斷，目前解決思路主要分為3類：一是在托輥?zhàn)陨砑友b溫度、速度及振動傳感器進(jìn)行監(jiān)測，難點(diǎn)是電源和成本問題；二是采用巡檢機(jī)器人的方法，由巡檢機(jī)器人搭載聲吶及紅外攝像儀采集噪音和溫度信號進(jìn)行診斷，主要問題是巡檢軌道的安裝不能使攝像儀完全采集到全部托輥；三是利用光纖或感溫電纜進(jìn)行全線敷設(shè)，采集托輥周圍環(huán)境溫度，并輔助固定在機(jī)架上的聲吶進(jìn)行噪聲監(jiān)測，從而診斷托輥故障。

2.4 危險(xiǎn)區(qū)域人員防護(hù)管理系統(tǒng)

危險(xiǎn)區(qū)域人員防護(hù)管理系統(tǒng)采用智能機(jī)器視覺分析技術(shù)，對轉(zhuǎn)運(yùn)站、帶式輸送機(jī)人行通道、料倉等高危地段進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，當(dāng)設(shè)定區(qū)域內(nèi)有人員活動或違章作業(yè)時(shí)，設(shè)備無法啟動或關(guān)聯(lián)停車，并同步將事發(fā)區(qū)域的圖像上傳至控制室，同時(shí)現(xiàn)場語音報(bào)警箱以聲光警告的方式提醒逗留人員離開，人員離開后設(shè)備方可正常啟動。使用該系統(tǒng)的目是將各類事故消滅在萌芽狀態(tài)，確保人員安全。危險(xiǎn)區(qū)域人員防護(hù)管理系統(tǒng)組成如圖3所示。

2.5 煤流體積監(jiān)測系統(tǒng)

2.5.1煤流體積監(jiān)測系統(tǒng)功能

對于帶式輸送機(jī)而言，功率消耗主要來自于2個(gè)因素，一是空載運(yùn)行消耗功率，二是輸送載荷消耗功率。21世紀(jì)德國標(biāo)準(zhǔn)化委員會發(fā)布的帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)DIN22101-2002指出，運(yùn)行阻力和帶速是決定帶式輸送機(jī)功率消耗的主要因素，經(jīng)過多方論證得出通過降低帶速來提高物料填充率的方法是能夠節(jié)能的[8]，而要達(dá)到這一目的，重中之重是要保證運(yùn)量信息透明，也就是煤流體積監(jiān)測系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的功能[9]。

2.5.2煤流體積監(jiān)測系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

帶式輸送機(jī)的煤流特性(運(yùn)動體、厚度無規(guī)律、色差)決定了不同監(jiān)測手段的實(shí)施效果，目前國內(nèi)帶式輸送機(jī)煤流斷面掃描監(jiān)測主要有基于AI圖像分析技術(shù)、超聲波測距以及面陣激光雷達(dá)等3種手段，較精確的是采用雙目攝像儀的AI圖像分析技術(shù)[2]，它通過對視頻流中相鄰兩幀圖像像素的分布特征確定邊界，并補(bǔ)充了深度信息，利用AI識別算法估算瞬時(shí)煤流量，精度較高；超聲波測距僅測量煤面最高點(diǎn)，通過堆積角、托輥長度、托輥夾角等參數(shù)推算截面積，進(jìn)而估算煤量，因此精度較差；面陣激光雷達(dá)采集基于時(shí)間飛行原理，使用“時(shí)空”分割的方法，分次分批把數(shù)據(jù)采集上來，通過時(shí)空組合形成一段時(shí)間內(nèi)采集面積范圍的距離集合從而計(jì)算出煤量體積，但是由于煤炭的黑度較大，因此光線可能被大量吸收，測距反射波較弱，需設(shè)計(jì)多種輔助測量手段?；谝陨戏治?，本文選擇基于AI圖像分析技術(shù)的雙目攝像機(jī)作為運(yùn)量透明的實(shí)現(xiàn)手段。

圖3 危險(xiǎn)區(qū)域人員防護(hù)管理系統(tǒng)組成

3 帶式輸送機(jī)調(diào)控節(jié)能分析

現(xiàn)階段帶式輸送機(jī)輸送系統(tǒng)低效率、高能耗的主要原因如下：

(1)冗余。煤炭企業(yè)開采過程中出煤量存在較大的不確定性，設(shè)計(jì)方常考慮確保在極端條件下帶式輸送機(jī)輸送系統(tǒng)的安全運(yùn)行，因此設(shè)計(jì)選型冗余量較大；

(2)空載。系統(tǒng)“逆起順停”，過程空載時(shí)間較長，導(dǎo)致高耗能；

(3)恒速。帶式輸送機(jī)輸送系統(tǒng)一直處于高轉(zhuǎn)速運(yùn)行，與載荷沒有形成匹配關(guān)系，導(dǎo)致運(yùn)行過程中輕載能耗較大，且加快了設(shè)備的磨損，降低設(shè)備使用壽命[10]。

為了解決上述3個(gè)問題，在得到帶式輸送機(jī)輸送系統(tǒng)運(yùn)量和速度實(shí)時(shí)信息后，對帶式輸送機(jī)輸送系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，主要體現(xiàn)在起、停時(shí)的“順逆煤流自適應(yīng)”以及運(yùn)行過程中速度與運(yùn)量匹配的“自調(diào)節(jié)”，從而減少電能損耗和機(jī)械磨損，提高設(shè)備壽命。為了保證帶式輸送機(jī)輸送系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，在運(yùn)量或速度信息不明確時(shí)，平臺還可自動或手動切換調(diào)控節(jié)能功能的投入或退出，真正達(dá)到調(diào)控節(jié)能透明。

4 應(yīng)用分析

2020年6月，帶式輸送機(jī)智能運(yùn)維管理平臺在國家能源集團(tuán)察哈素煤礦(以下簡稱察哈素煤礦)主運(yùn)系統(tǒng)成功運(yùn)用，帶式輸送機(jī)智能運(yùn)維管理平臺主界面如圖4所示，察哈素煤礦主運(yùn)系統(tǒng)帶式輸送機(jī)參數(shù)見表2，其搭接關(guān)系如圖5所示。

通過表2和圖5分析可知，察哈素煤礦主運(yùn)系統(tǒng)內(nèi)的帶式輸送機(jī)明顯存在設(shè)計(jì)運(yùn)量不匹配問題，而且主運(yùn)系統(tǒng)帶式輸送機(jī)搭接數(shù)量較多、長度較長，因此非常適用帶式輸送機(jī)智能運(yùn)維管理平臺中的調(diào)控節(jié)能功能。

察哈素煤礦主運(yùn)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，帶式輸送機(jī)智能運(yùn)維管理平臺僅投入調(diào)控節(jié)能中的順煤流啟動一項(xiàng)就可為用戶節(jié)約電能1067(kW·h)/d，如在運(yùn)行中同步投入調(diào)速功能，使帶式輸送機(jī)裝載率達(dá)到90%以上時(shí)，還可節(jié)約電能1309(kW·h)/d，帶式輸送機(jī)運(yùn)維管理平臺提高了運(yùn)輸效率，達(dá)到了節(jié)能運(yùn)行目標(biāo)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了帶式輸送機(jī)主運(yùn)系統(tǒng)設(shè)備信息的透明化，為用戶構(gòu)建智慧礦山奠定了主運(yùn)數(shù)據(jù)透明基礎(chǔ)。

圖4 帶式輸送機(jī)智能運(yùn)維管理平臺主界面

表2 主運(yùn)系統(tǒng)帶式輸送機(jī)參數(shù)

圖5 察哈素煤礦主運(yùn)帶式輸送機(jī)搭接關(guān)系

5 結(jié)語

通過對帶式輸送機(jī)各個(gè)單元關(guān)鍵監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行分析，帶式輸送機(jī)智能運(yùn)維管理平臺能夠獲取帶透明輸送最重要也是最基礎(chǔ)的運(yùn)量物料透明與運(yùn)行數(shù)據(jù)透明數(shù)據(jù)，該平臺通過對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示并融合分析，實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)系統(tǒng)調(diào)控節(jié)透明。帶式輸送機(jī)智能運(yùn)維管理平臺打破了各個(gè)子系統(tǒng)的信息孤島，并針對煤礦現(xiàn)實(shí)需求增添了逆止器力矩監(jiān)測、張緊裝置按需調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)固化及托輥故障診斷等子系統(tǒng)，完成了帶式輸送機(jī)輸送系統(tǒng)的可控可視、實(shí)時(shí)監(jiān)測、預(yù)警報(bào)警、系統(tǒng)聯(lián)動、趨勢判研、安全節(jié)能等功能，實(shí)現(xiàn)了帶式輸送機(jī)輸送系統(tǒng)透明輸送。