基于LabVIEW的帶式輸送機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究

姚武江

（陽(yáng)煤一礦機(jī)電工區(qū)井下機(jī)電隊(duì)， 山西 陽(yáng)泉 045000）

1 輸送帶常見(jiàn)的故障形式

1.1 跑偏

帶式輸送機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，如果輸送帶沿運(yùn)行方向的中心線偏離托輥組的縱向中心線時(shí)就說(shuō)明輸送帶偏離了正常的運(yùn)行軌跡。一旦發(fā)生輸送帶跑偏，則會(huì)造成輸送帶與托輥支架的相互摩擦，極大降低輸送帶的使用壽命，甚至造成輸送帶在運(yùn)輸過(guò)程中的翻邊，引發(fā)撒料問(wèn)題。經(jīng)統(tǒng)計(jì)在輸送帶發(fā)生的故障中，因跑偏造成的故障高達(dá)35%以上。

1.2 輸送帶的撕裂

在輸送帶的撕裂中，最常見(jiàn)的是輸送帶的縱向撕裂?？v向撕裂是指帶式輸送機(jī)的輸送帶在運(yùn)行過(guò)程中沿輸送帶的運(yùn)行方向發(fā)生撕裂現(xiàn)象，其主要是由異物劃傷、物料卡壓、抽芯等造成的，輸送帶的縱向撕裂主要發(fā)生在輸送機(jī)落料口的位置，由于煤塊落料時(shí)含有大量的尖銳物料，從高層落下后對(duì)輸送帶的表面造成劃傷，長(zhǎng)期受沖擊作用便逐漸產(chǎn)生了撕裂現(xiàn)象。

2 輸送帶跑偏的監(jiān)測(cè)原理及方案

通過(guò)對(duì)輸送帶跑偏的原因分析研究，當(dāng)輸送帶發(fā)生跑偏時(shí)，其中心線會(huì)發(fā)生偏移，因此可以通過(guò)位移傳感器來(lái)對(duì)輸送帶的位置進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)輸送帶的位移超過(guò)設(shè)定值后系統(tǒng)便發(fā)出偏離報(bào)警信號(hào)。

根據(jù)對(duì)輸送帶跑偏原因及位置的匯總，帶式輸送機(jī)常發(fā)生跑偏的位置主要在輸送機(jī)的機(jī)頭、輸送帶的落料點(diǎn)位置，發(fā)生跑偏的原因主要是驅(qū)動(dòng)滾筒的磨損不均勻，導(dǎo)向滾筒的裝配誤差、帶式輸送機(jī)的接頭不正等引起的[2]。

根據(jù)分析可知，為了滿足對(duì)輸送帶跑偏時(shí)位置的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，分別在輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)滾筒處、輸送帶的受料點(diǎn)、輸送帶凹陷位置的兩側(cè)、輸送帶凸起位置等易出現(xiàn)跑偏的地方設(shè)置監(jiān)測(cè)設(shè)備。為了確保對(duì)輸送帶運(yùn)行位置情況的精確監(jiān)測(cè)，將輸送帶跑偏監(jiān)測(cè)裝置的分布距離設(shè)置為40 m，監(jiān)測(cè)設(shè)備采用BMT-12N3D型光電傳感器設(shè)備。

在對(duì)傳感器設(shè)備布置時(shí)，將光電傳感器輸送帶邊緣的距離設(shè)置為輸送帶寬度的10%，將光電開(kāi)關(guān)采用雙組布置方式，每組由4對(duì)傳感器組成，分別固定到輸送帶兩側(cè)的支架上距離輸送帶邊緣10～20 cm處，輸送帶同側(cè)的兩組光電傳感器相距約50 cm，每組中的兩對(duì)傳感器相距15 cm，其布置示意圖如圖1所示。

圖1 光電傳感器布置示意圖

3 輸送帶縱向撕裂的監(jiān)測(cè)原理及方案

輸送帶在運(yùn)行過(guò)程中一旦發(fā)生縱向撕裂，其上面的散裝煤粒將順著輸送帶上的撕裂口不斷流出，因此根據(jù)這個(gè)情況，采取在落料漏斗處的輸送帶正下方設(shè)置漏料監(jiān)測(cè)裝置（紅外光電傳感器監(jiān)測(cè)儀），當(dāng)輸送帶正常運(yùn)行時(shí)下方不會(huì)有物料堆積，因此傳感器的接收端能夠正常接收到發(fā)射端發(fā)出的光電信號(hào)，一旦輸送帶發(fā)生縱向撕裂，散料煤粒將隨著輸送帶的撕裂口不斷流出，形成堆積，使監(jiān)測(cè)儀的接收端無(wú)法接受發(fā)射端的光電信號(hào)，由此實(shí)現(xiàn)漏料的報(bào)警，其漏料報(bào)警裝置布置結(jié)構(gòu)示意圖如下頁(yè)圖2所示[3]。

圖2 漏料傳感器布置示意圖

在帶式輸送機(jī)漏料傳感器設(shè)置的過(guò)程中，為了確保監(jiān)測(cè)信息的準(zhǔn)確性，除了要考慮所使用的光電傳感器的有效傳輸距離外，還需要避免傳感器設(shè)備工作時(shí)的相互干擾，因此所布置的傳感器設(shè)備應(yīng)該保持一定的距離，且應(yīng)將傳感器的接收端和發(fā)射端進(jìn)行相互交叉布置，從而有效杜絕多套傳感器設(shè)備同時(shí)工作時(shí)相互干擾的問(wèn)題。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)可知，布置傳感器時(shí)使其固定在輸送機(jī)落料漏斗的正下方，且相互之間設(shè)置距離保持在50 cm左右，為了避免輸送機(jī)在運(yùn)行時(shí)的松弛現(xiàn)象對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的影響，需要將傳感器安裝在輸送帶正下方的30 cm左右處。

4 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成及功能

為了對(duì)輸送帶跑偏和縱向撕裂進(jìn)行集中監(jiān)控，設(shè)置了基于LabVIEW的帶式輸送機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)集中監(jiān)控系統(tǒng)。該監(jiān)控系統(tǒng)主要由PLC中心控制站、光電傳感器設(shè)備、集成運(yùn)算放大器及數(shù)據(jù)采集卡等組成，其中紅外傳感器主要用于對(duì)輸送帶的跑偏和縱向撕裂的監(jiān)測(cè)[4]，其控制結(jié)構(gòu)如圖3所示。

在該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，處于核心關(guān)鍵的是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模塊（簡(jiǎn)稱DAQ模塊），DAQ模塊主要用于將從輸送帶跑偏監(jiān)測(cè)傳感器和輸送帶縱向撕裂監(jiān)測(cè)裝置處收集到的監(jiān)測(cè)信號(hào)進(jìn)行匯總分析，并將經(jīng)過(guò)邏輯比對(duì)的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)abVIEW代碼，從而實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)庫(kù)內(nèi)的程序調(diào)用處理和信息傳遞。

圖3 帶式輸送機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總圖

5 結(jié)論

利用Lab VIEW軟件作為系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，能夠有效完成監(jiān)控主機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并利用Lab VIEW軟件極強(qiáng)大的信號(hào)分析處理能力，完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)收集的同時(shí)，直接完成對(duì)數(shù)據(jù)的分析及處理。該輸送機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)能夠有效克服傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)反應(yīng)速度慢、誤報(bào)警率高等缺點(diǎn)，同時(shí)還具有響應(yīng)速度快，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)確保帶式輸送機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行具有十分重要的意義。