煤礦帶式輸送機智能化關鍵技術淺析

吳濤

（中煤西安設計工程有限責任公司，陜西 西安 710055）

我國的輸送機與國際先進的帶式輸送機相比，在設備精度、功能、智能化等方面還存在很多不足。如果煤礦帶式輸送機出現(xiàn)故障，將影響煤礦運輸，造成一定的經濟損失。本文分析了煤礦帶式輸送機的應用現(xiàn)狀，分析了煤礦帶式輸送機智能化關鍵技術，并提出了一些可以有效提高煤礦運輸效率的預防措施，以供相關人員進行參考。

1 煤礦帶式輸送機的應用現(xiàn)狀

帶式輸送機在運行時表現(xiàn)為主動輥和尾輥形式，運行時形成環(huán)形帶，控制整個機械帶式輸送機的輸送速度。煤礦帶式輸送機在運行的同時，還可以采用托輥的形式控制整個帶式輸送機的異地傳動，延長機械設備的張力, 保證機械帶式輸送機的安全。還可以利用帶式輸送機運行過程中驅動裝置與滾筒之間的摩擦力，保持煤炭輸送作業(yè)的平穩(wěn)運行。煤礦帶式輸送機在運行時主要以水平傾斜的形式運行，一般情況下，帶式輸送機的傾斜角主要在16°以內，在嚴寒地區(qū)，帶式輸送機的傾斜角必須控制在14°以內，以確保煤炭運輸?shù)陌踩?/p>

在實際使用中，煤礦帶式輸送機可在各種工作環(huán)境中伸縮運行，增加了設備的承載能力，延長了運輸距離，保證了煤礦運輸作業(yè)的順利進行，提高了煤炭的生產質量和效率。帶式輸送機在煤礦運輸中的應用，可以有效提高經濟效益，促進煤礦行業(yè)的快速發(fā)展。此外，我國一些科研院所充分考慮了帶式輸送機在動態(tài)運行中的狀況，將智能化關鍵技術應用于帶式輸送機，并取得了一定的成果。煤礦帶式輸送機需要不斷地發(fā)展和改革，以滿足我國煤炭生產的需要。在改造過程中，解決了大型煤礦帶式輸送機的需求。但我國煤礦井下帶式輸送機與國外一些煤礦井下帶式輸送機相比仍有較大差距，國外大型帶式輸送機在運行性能方面優(yōu)于國產大型帶式輸送機，我國大型帶式輸送機仍需不斷發(fā)展。

在煤礦帶式輸送機的未來發(fā)展中，機電一體化技術和動態(tài)監(jiān)測技術將得到更廣泛的應用，實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)控帶式輸送機的工作狀態(tài)，提高設備的工作能力和輸送效率，降低輸送設備的動態(tài)張力，煤礦帶式輸送機的設計采用了更加智能化的技術。

2 煤礦帶式輸送機智能化關鍵技術淺析

2.1 實時監(jiān)測診斷技術

輸送帶是帶式輸送機中最不耐用的部件，輸送帶在運行時有不同的類型和尺寸，負載處于非常復雜的應力條件下，容易損壞，常見的損壞類型有接頭斷裂、縱向撕裂、過張力、火災和傳送帶脫開。為實現(xiàn)帶式輸送機對上述安全隱患的實時監(jiān)控和綜合防護，應建立綜合監(jiān)控系統(tǒng)，計算托輥是否打滑，防止輸送帶起火。上述監(jiān)測結果最終由計算機實時采集、存儲、校準、診斷和展示。

2.2 輸送機多電機功率平衡智能控制

目前大多數(shù)輸送系統(tǒng)采用的功率平衡調整方法是通過扭矩控制進行功率平衡調整，但由于扭矩傳感器的增大和扭矩的減小導致檢測精度下降，主要用于低功率負載驅動的輸送機系統(tǒng)，不能滿足大功率多電機驅動輸送系統(tǒng)。通過比較各種控制方法實現(xiàn)輸送機運行時的動態(tài)功率平衡控制，我們發(fā)現(xiàn)主驅動電機的變頻控制器可以實現(xiàn)輸送機運行時驅動器的矢量控制，將相應的調整信號傳遞給相應的驅動電機逆變器，并將設定的調整功率信號提供給各個變頻器，保證各個驅動電機輸出功率的一致性。輸送系統(tǒng)的工作帶速度由主驅動電機調節(jié)，因此需要根據(jù)主驅動電機的工作狀態(tài)調整各從電機的工作狀態(tài)，因此該多電機功率平衡調節(jié)模式稱之為主從控制模型。

2.3 集中式多機協(xié)同控制技術

在煤礦的主煤流系統(tǒng)中，各帶式輸送機之間的重疊關系復雜，每臺帶式輸送機獨立運行，經常出現(xiàn)設備干運轉、設備利用效率低等問題，這就需要一個控制系統(tǒng)。系統(tǒng)應包括協(xié)同控制器、帶式輸送機測控單元、負荷傳感器、煤倉煤位傳感器、煤倉給煤機控制器等。協(xié)同控制器將采集到的煤倉運行狀態(tài)、輸送量、煤位等數(shù)據(jù)通過工業(yè)以太網環(huán)網交換機傳輸?shù)焦I(yè)以太網，在投料的同時，根據(jù)接收到的不同區(qū)域的數(shù)據(jù)，綜合分析調整本系統(tǒng)的控制策略。

2.4 機器人檢測技術

對于帶式輸送機的缺陷檢測任務，通常沿帶式輸送機進行人工檢查和維護，這種方式工作量大，缺陷檢測不可靠、不及時，大大加劇了安全隱患，對帶式輸送機的安全運行非常不利。因此，有必要構建一個智能無人機器人巡檢系統(tǒng)，可以對帶式輸送機的運行情況、操作人員的操作等視覺信息進行全方位、多角度的檢測。煤礦井下復雜的井下環(huán)境和帶式輸送機惡劣的運行條件對傳感器的穩(wěn)定性和精度有一定的影響，因此巡檢機器人需要一定的抗干擾功能。此外，巡檢系統(tǒng)還必須具備自動充電、實時定位跟蹤、無線通信等功能，使巡檢機器人在供電、遠程控制、數(shù)據(jù)交換等方面表現(xiàn)出良好的性能。機器人檢查系統(tǒng)包括子系統(tǒng)，這些子系統(tǒng)必須包括驅動系統(tǒng)、音頻和視頻采集系統(tǒng)、語音對講系統(tǒng)、環(huán)境傳感系統(tǒng)以及防撞和避險系統(tǒng)。驅動系統(tǒng)主要負責控制巡檢機器人在軌道上的啟動、停止和運動。視聽采集系統(tǒng)用于帶式輸送機的實時圖像和聲音傳輸，不僅可以監(jiān)控，還可以監(jiān)控煤炭流量以及是否有人員穿越等違規(guī)行為。語音對講系統(tǒng)用于管理人員與現(xiàn)場工作人員的實時溝通，方便現(xiàn)場工作人員及時報告問題，提高處理效率。環(huán)境傳感系統(tǒng)用于對帶式輸送機運行環(huán)境中的溫度、濕度和煙霧進行連續(xù)和不間斷的監(jiān)測，并用于發(fā)出過量條件的警報。

3 煤礦帶式輸送機的發(fā)展趨勢

帶式輸送機專用于煤礦井下作業(yè)，帶寬1.6m，輸送距離約7km，我國煤礦帶式輸送機設備將進一步增加運輸距離和設備能力規(guī)模。帶式輸送機將從單一的輸送機發(fā)展到多臺設備的聯(lián)合使用，同時提高運行故障的自動判斷和處理能力，更好地適應特殊情況。煤炭生產經營環(huán)境條件。煤礦帶式輸送機、自控啟動傳動裝置和先進的調速制動裝置、變壓變頻、具有自清潔功能的滾筒裝置、尾部快速自動運動裝置和高速滾筒部件已廣泛應用于帶式輸送機，還有更多新型的自動化監(jiān)控、計量和消防設備。世界上有成熟的技術，但我國在該領域的技術還比較落后或處于空白階段，需要相關科研人員和單位加大技術研發(fā)力度和技術創(chuàng)新。

我國煤礦帶式輸送機經歷了較長的發(fā)展時期，已形成輸送距離長、帶速高、輸送量大、產量高的特點。在煤礦帶式輸送機的未來發(fā)展中，機電一體化技術和動態(tài)監(jiān)測技術將得到更廣泛的應用，能夠降低輸送設備的動態(tài)張力，煤礦帶式輸送機的設計采用了更加智能化的技術，增加了計算機軟件系統(tǒng)的應用。帶式輸送機本身是一種連續(xù)輸送設備，如果在運行過程中使用不充分，會造成資源的浪費，因此，在今后的發(fā)展中，帶式輸送機將進行改造，提高安全性，加強對煤礦帶式輸送機的智能化研究，延長帶式輸送機的使用壽命。無論是固定式帶式輸送機還是伸縮式帶式輸送機，其技術都達到了國際水平，大型帶式輸送機的關鍵智能技術是軟啟動和自適應張力控制。

為實現(xiàn)煤礦高產、高效的生產要求，帶式輸送機必須不斷提高自身的承載能力，因此在未來的發(fā)展中，帶式輸送機將逐漸發(fā)展為規(guī)?；_發(fā)和運輸，運輸量逐漸達到3000～7000t/h，帶速逐漸提高到4～6m/s。帶式輸送機本身是一種連續(xù)輸送設備，如果在運行過程中沒有得到充分利用，就會造成資源的浪費，因此，在未來的發(fā)展中，帶式輸送機將進行改造，以提高安全性，實現(xiàn)機器復用，發(fā)揮帶式輸送機最大的經濟作用。在技術方面，帶式輸送機技術充分利用動態(tài)分析技術，提高系統(tǒng)安全性。帶式輸送機快速啟動時張力過大會嚴重損壞帶式輸送機，因此帶式輸送機的控制逐漸實現(xiàn)了可控啟動技術，以降低輸送帶啟動時的張力。

4 結語

目前，機械化采煤技術越來越先進，采煤效率大大提高。隨著煤礦智能化建設的進程，作為煤炭生產必不可少的設備的帶式輸送機也必須得到充分利用。通過突破技術壁壘，進行技術集成，開發(fā)一系列有效的智能解決方案，通過多機集中協(xié)同控制技術、機器人巡檢技術等高精度技術的應用，實現(xiàn)煤礦帶式輸送機軟啟動、運行參數(shù)動態(tài)調整、安全隱患預警、現(xiàn)場故障排除、實時人機交互等，可以起到積極的作用，在提高工作效率的同時，也會實現(xiàn)良好的技術經濟效益。