馬紀(jì)源

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)四臺(tái)礦機(jī)運(yùn)三隊(duì)，山西 大同 037000）

引言

帶式輸送機(jī)是煤礦井下物料運(yùn)輸?shù)暮诵模哂羞\(yùn)行效率高、穩(wěn)定性好、成本低的優(yōu)點(diǎn)，其運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性直接決定了井下物料輸送的安全性。由于輸送機(jī)不斷朝著高速度、大載重、長距離方向發(fā)展，而且井下輸送環(huán)境惡劣，輸送機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)運(yùn)量不均勻、載荷變化大等情況，因此導(dǎo)致了輸送機(jī)運(yùn)行過程中經(jīng)常出現(xiàn)跑偏、打滑、輸送帶撕裂等異常，嚴(yán)重影響了煤礦井下的運(yùn)輸安全。

目前常用的輸送機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)主要包括全自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)和人工巡檢兩種模式，但全自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)對井下信息化要求程度高，而且對故障的判斷具有一定的局限性。人工巡檢模式則存在著勞動(dòng)強(qiáng)度大、受主觀性因素影響大的不足。因此本文提出了一種新的輸送機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。

1 輸送機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

結(jié)合輸送機(jī)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測的實(shí)際需求，本文提出了輸送機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要包括移動(dòng)巡檢分站、輸送機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測模塊、數(shù)據(jù)通信模塊以及地面監(jiān)控主站，整體結(jié)構(gòu)布局緊湊、模塊化程度高，便于及時(shí)進(jìn)行擴(kuò)展和升級[1]。

由圖1可知，該監(jiān)測系統(tǒng)中采用了固定傳感器和移動(dòng)巡檢相結(jié)合的模式，針對輸送機(jī)的運(yùn)行特性，在布置固定傳感器時(shí)選擇了分散布置的模式，將監(jiān)測組分為機(jī)頭監(jiān)測分站、中間監(jiān)測分站和機(jī)尾監(jiān)測分站，實(shí)現(xiàn)對輸送機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的準(zhǔn)確監(jiān)測。機(jī)頭位置的監(jiān)測組主要是對輸送帶是否跑偏、是否產(chǎn)生堆煤等進(jìn)行監(jiān)測，中間位置的傳感器主要是對輸送帶是否發(fā)生打滑、跑偏等進(jìn)行監(jiān)測，機(jī)尾位置的傳感器組主要是對輸送帶是否漏料等進(jìn)行監(jiān)測，通過多點(diǎn)布置、多點(diǎn)監(jiān)測的模式，提升對輸送帶運(yùn)行狀態(tài)判斷的準(zhǔn)確性，避免出現(xiàn)誤報(bào)警異常。

圖1 輸送機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)

2 監(jiān)測系統(tǒng)輸送帶帶速監(jiān)測功能

由于輸送帶的黏彈性特性，輸送機(jī)在運(yùn)行過程中極易出現(xiàn)帶速波動(dòng)，因此傳統(tǒng)的依靠單編碼器進(jìn)行帶速監(jiān)測的方案極易出現(xiàn)判斷失效，因此提出了一種利用編碼器組進(jìn)行對比判斷帶速的新方案，其整體結(jié)構(gòu)布局如圖2所示[2]。

由圖2可知，在輸送機(jī)系統(tǒng)上布置4個(gè)光電式編碼器，其中編碼器1和編碼器2主要用于測量機(jī)頭傳動(dòng)滾筒的運(yùn)行速度，編碼器3用于測量輸送機(jī)機(jī)尾位置改向滾筒的轉(zhuǎn)速，編碼器4用于測量輸送機(jī)機(jī)頭位置的改向滾筒的轉(zhuǎn)速。由于輸送機(jī)的黏彈性特性，編碼器在各個(gè)點(diǎn)所測量的帶速僅是當(dāng)前時(shí)間下輸送帶在監(jiān)測點(diǎn)上所表現(xiàn)的速度。

圖2 編碼器組帶速判斷方案

通過對各點(diǎn)帶速的監(jiān)測，編碼器1和編碼器4處的測量值最接近與輸送帶的實(shí)際運(yùn)行帶速，因此在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，以編碼器1和編碼器4處所采集的速度進(jìn)行平均，作為輸送帶的實(shí)際運(yùn)行速度，編碼器2和編碼器3處的監(jiān)測速度作為參考值。

3 監(jiān)測系統(tǒng)輸送帶張緊力監(jiān)測功能

輸送帶的運(yùn)行是依靠輸送帶和滾筒間的摩擦力來實(shí)現(xiàn)的，張緊力不足將導(dǎo)致輸送帶運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，張緊力過大將導(dǎo)致輸送帶張力超標(biāo)，影響輸送帶和機(jī)架的運(yùn)行安全。而且通過對輸送帶常見故障的分析，多數(shù)故障出現(xiàn)時(shí)均會(huì)導(dǎo)致輸送帶運(yùn)行張力的異常，因此對輸送機(jī)運(yùn)行時(shí)輸送帶張力監(jiān)測的及時(shí)性和準(zhǔn)確性提出了十分高的要求。

通過對多種輸送帶張力監(jiān)測方式的對比，確定采用鋼絲繩拉力監(jiān)測的方式來對輸送帶張緊力進(jìn)行測定，其布局結(jié)構(gòu)如圖3所示[3]。

圖3 輸送帶張力測量方案

由圖可知，輸送機(jī)系統(tǒng)的機(jī)頭改向滾筒和張緊裝置的移動(dòng)小車相連接，由于采用了4組鋼絲繩牽引的結(jié)構(gòu)，因此張緊裝置的實(shí)際拉力等于4T（T表示拉力傳感器測定的張力值），由此即可獲取輸送機(jī)系統(tǒng)在整個(gè)運(yùn)行過程中的張力變化情況。

4 監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸方案

由于井下巷道布置復(fù)雜，電磁干擾嚴(yán)重，因此為了確保井下數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩跃捎昧擞芯€數(shù)據(jù)傳輸方案，數(shù)據(jù)傳輸安全性高但靈活性差。因此為了滿足井下人工巡查時(shí)數(shù)據(jù)傳輸靈活性的需求，提出了有線傳輸+無線傳輸相結(jié)合的方案。在每組托輥上設(shè)置RFID卡[4]同時(shí)在輸送機(jī)機(jī)架上每隔100 m設(shè)置一個(gè)無線基站，巡查人員手持無線發(fā)射終端，在巡查時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)匹配每組托輥上的射頻識(shí)別裝置編號，若此時(shí)巡查人員發(fā)現(xiàn)異常并上報(bào)，則系統(tǒng)自動(dòng)對故障位置進(jìn)行精確定位，實(shí)現(xiàn)故障的快速處理。

5 結(jié)論

1）輸送機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)主要包括移動(dòng)巡檢分站、輸送機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測模塊、數(shù)據(jù)通信模塊以及地面監(jiān)控主站，整體結(jié)構(gòu)布局緊湊、模塊化程度高，便于及時(shí)進(jìn)行擴(kuò)展和升級。

2）利用編碼器組進(jìn)行對比判斷帶速的方案，能夠避免因帶速波動(dòng)導(dǎo)致的測量偏差，監(jiān)測精度更高、穩(wěn)定性好；

3）鋼絲繩拉力監(jiān)測的方式，能夠及時(shí)獲取輸送帶的張力變化情況，靈活性高、反應(yīng)速度快。