殷慧

摘要：煤礦強(qiáng)力皮帶在線監(jiān)測系統(tǒng)以 PLC可編程控制器為核心，采用X射線投射，對強(qiáng)力皮帶進(jìn)行損傷檢測、定位和分析，皮帶檢測人員可直接查看分析結(jié)果及損傷部分的圖像。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對強(qiáng)力皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)的在線監(jiān)測監(jiān)控，可減少強(qiáng)力皮帶故障率，提高煤礦生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：在線監(jiān)測；強(qiáng)力皮帶；X射線；數(shù)據(jù)分析

中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）23-5551-02

杜兒坪礦強(qiáng)力皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)采用ST/S3150 型皮帶輸送機(jī)，作為煤礦企業(yè)關(guān)鍵的連接運(yùn)輸設(shè)備，具有長距離、大運(yùn)量、連續(xù)運(yùn)輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)，主要負(fù)責(zé)將井下煤炭輸送至地面排矸車間，是我礦高效開采的關(guān)鍵設(shè)備。隨著建設(shè)數(shù)字化礦山的發(fā)展，以實(shí)現(xiàn)礦井高產(chǎn)高效的目標(biāo)，對煤礦生產(chǎn)、運(yùn)輸設(shè)備的在線監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)提出了新的要求。為保障帶式輸送機(jī)在井下安全運(yùn)行，杜兒坪礦引進(jìn)了強(qiáng)力皮帶在線監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用PLC可編程控制器為核心，將控制信號和通訊信號上傳至電力調(diào)度中心，對強(qiáng)力皮帶進(jìn)行損傷檢測、定位和分析，皮帶檢測人員可直接查看分析結(jié)果及損傷部分的圖像，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作、實(shí)時顯示、視頻監(jiān)控、自動報警和故障判斷的功能，具有煤倉高、低煤位保護(hù)、機(jī)頭下堆煤保護(hù)、皮帶打滑、雙向急停、撕裂、跑偏、超溫、灑水、煙霧、皮帶張力等多種保護(hù)。皮帶檢測人員可實(shí)時在PC顯示屏上查看強(qiáng)力皮帶的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，并具備遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控監(jiān)測。

1 系統(tǒng)組成及技術(shù)參數(shù)

1.1 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)由智能分析計算機(jī)、本安型CT透射采集箱、隔爆兼本安型CT透射發(fā)射箱、隔爆兼本安型CT透射控制箱、礦用地面?zhèn)鬏斀涌诘炔糠謽?gòu)成。

1.1.1 射線箱

射線箱產(chǎn)生射線束并投射在皮帶上。設(shè)備采用世界領(lǐng)先的射線源，在射線強(qiáng)度和方向上進(jìn)行了創(chuàng)新，解決了X光圖像灰度分布不均勻性的問題。設(shè)備還采用X射線防護(hù)箱，將設(shè)備周圍的輻射降低到最小程度，充分保證了設(shè)備周圍的人員和環(huán)境安全。

1.1.2 采集箱

采集箱通過光電傳感器采集射線箱發(fā)出的穿透皮帶后的射線信號，先將其轉(zhuǎn)化為模擬電壓信號，再通過高速A/D將模擬電壓信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，數(shù)字信號經(jīng)處理器編碼后存儲，在接收到上傳命令后，將數(shù)據(jù)以規(guī)定信號格式發(fā)送至控制箱。

1.1.3 控制箱

控制器將采集到的信號以規(guī)定格式經(jīng)指定傳輸接口發(fā)送至PC并接收PC指令實(shí)現(xiàn)控制，實(shí)現(xiàn)電源控制通斷、電壓轉(zhuǎn)換，設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和信號傳輸功能。

1.2 主要技術(shù)參數(shù)

1） 系統(tǒng)電源電壓：可使用交流127V/220V/660V/1140V；

2） 實(shí)時效應(yīng)應(yīng)滿足要求，小于30毫秒；

3） 信號傳輸方式：用光纖及專業(yè)傳輸接口或井下現(xiàn)有以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；

4） 采集方式：X射線實(shí)時在線監(jiān)測系統(tǒng)，判斷準(zhǔn)確率達(dá)到100%，。

5） 傳輸協(xié)議：采用TCP/IP協(xié)議。

2 系統(tǒng)安裝

設(shè)備適宜安裝在靠近機(jī)頭附近的下皮帶上，安裝環(huán)境隨皮帶種類、皮帶尺寸、位置、地形條件的不同而變化。系統(tǒng)設(shè)備組成全部模塊化，可以任意組合模塊，任意調(diào)節(jié)距離來安裝。安裝示意圖如圖1所示。

系統(tǒng)配備全功能支架，支架滑輪可以直接將設(shè)備推入下皮帶， 調(diào)節(jié)上下、左右方向距離來適應(yīng)不同皮帶間距和周圍環(huán)境。

3 系統(tǒng)功能

3.1 遠(yuǎn)程檢測與控制

強(qiáng)力皮帶在線監(jiān)測系統(tǒng)采用PLC可編程控制器為核心，通訊距離40㎞長，具有較強(qiáng)的通訊能力和可擴(kuò)展性。系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)逆煤流延時順序啟車，順煤流延時順序停車。操作人員無需到現(xiàn)場，在控制室操作軟件即可完成監(jiān)視設(shè)備各保護(hù)狀態(tài)、控制開關(guān)射線和采集皮帶運(yùn)行圖像等操作，完成對皮帶的在線監(jiān)測。啟動皮帶檢測有自動定時啟動和人工啟動兩種方式。對于嚴(yán)重的損傷，可以與皮帶控制系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程緊急停機(jī)，通過組網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)地面遠(yuǎn)程集中開停皮帶。檢測時，無需減速和停機(jī)，實(shí)現(xiàn)真正的在線檢測。

3.2 數(shù)據(jù)采集與傳輸

采集箱對射線箱發(fā)出的X射線同步進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并通過光纜及快速傳輸接口或現(xiàn)有工業(yè)以太網(wǎng)把數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_PC中。系統(tǒng)采集皮帶的運(yùn)行和保護(hù)狀態(tài)（煤倉高、低煤位、跑偏、斷帶、打滑、超速、超溫、灑水、皮帶張力、急停、煙霧、堆煤等保護(hù)以及電機(jī)與電器的過載、短路和超溫保護(hù)），能提供電機(jī)及變頻器保護(hù)，并可將皮帶機(jī)的整個運(yùn)行狀態(tài)提供給電力調(diào)度的監(jiān)控系統(tǒng)。

3.3 數(shù)據(jù)分析與計算

系統(tǒng)對包括斷裂、生銹腐蝕等各類損傷進(jìn)行細(xì)微觀察，精確定位識別到的每個損傷，采用新理論計算方法，計算皮帶的平均速度，確定損傷位置信息。根據(jù)采集數(shù)據(jù)分析結(jié)果，結(jié)合相關(guān)規(guī)定，分析計算皮帶強(qiáng)度，分析皮帶的厚度和運(yùn)行情況以及鋼絲繩受損情況。具體功能包括精確測算皮帶任意兩點(diǎn)距離、皮帶損傷自動分析并列出皮帶損傷點(diǎn)，皮帶、鋼絲斷裂檢測和定位，鋼絲接頭移位檢測和分析，鋼絲生銹腐蝕檢測和定位，精確定位任意異常區(qū)域在實(shí)際皮帶中的位置。

3.4 圖像再現(xiàn)與分析

系統(tǒng)可將強(qiáng)力皮帶運(yùn)行狀態(tài)以圖像再現(xiàn)形式在電腦屏幕實(shí)時顯示。通過操作軟件，既可以看到整部皮帶的總體運(yùn)行狀況，又可觀察皮帶每一部位的問題細(xì)節(jié)。軟件采用圖像分析技術(shù)及圖像偽彩顯示技術(shù)，用不同顏色分離顯示鋼絲和膠帶圖像，便于查看皮帶圖像的細(xì)微變化及受損情況。皮帶損傷報告提供皮帶損傷部位多次皮帶圖像并在圖像中標(biāo)示出損傷點(diǎn)，可通過對比顯示進(jìn)行回看，雙擊圖像中任何一個損傷都能放大顯示對應(yīng)的損傷圖像，再現(xiàn)皮帶內(nèi)部細(xì)節(jié)，便于查看。

3.5 自動報警與數(shù)據(jù)存儲

當(dāng)出現(xiàn)跑偏、斷帶、撕裂、打滑、超速、超溫以及電機(jī)與電器的過載、短路等情況或采集數(shù)據(jù)大于系統(tǒng)設(shè)定值時，會自動實(shí)現(xiàn)聲光報警，報警后系統(tǒng)自動啟動故障停車保護(hù)及故障自鎖。采集的皮帶數(shù)據(jù)及軟件生成的損傷報告、皮帶運(yùn)行過程錄像可完整地存儲到硬盤或定期備份到其它位置，以便今后處理問題時查看調(diào)用。

4 結(jié)束語

強(qiáng)力皮帶在線監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測鋼絲繩芯輸送機(jī)發(fā)生的跑偏、打滑、撕裂、斷裂、抽動等故障情況，方便工作人員實(shí)時檢測和觀測輸送機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，報警系統(tǒng)可以提醒監(jiān)控人員輸送機(jī)發(fā)生故障，在線監(jiān)測并準(zhǔn)確判斷輸送機(jī)發(fā)生故障的位置，可以準(zhǔn)確、實(shí)時地對鋼絲繩芯輸送機(jī)接頭及局部損傷進(jìn)行在線監(jiān)測、分析，并提供準(zhǔn)確的損傷依據(jù)，便于及時組織檢修，為防止斷帶事故的發(fā)生提供了保障，提高煤礦生產(chǎn)效率，保證生產(chǎn)連續(xù)性，具有很高的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。目前強(qiáng)力皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于礦井斜井運(yùn)輸，其運(yùn)行狀態(tài)直接影響煤礦安全、連續(xù)生產(chǎn)，對強(qiáng)力皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行在線監(jiān)測，可減少故障率，提高煤礦生產(chǎn)效率，可廣泛應(yīng)用于煤礦斜井運(yùn)輸系統(tǒng)中。

參考文獻(xiàn)：

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