礦用膠帶輸送機智能保護系統(tǒng)的研究

武小龍

摘 要：本文以礦用膠帶輸送機智能保護系統(tǒng)為研究背景，通過對系統(tǒng)整體方案的設計，理論上實現(xiàn)了對膠帶輸送機的實時監(jiān)測、通訊、報警的功能，通過現(xiàn)場測試以及對膠帶輸送機故障診斷，實現(xiàn)了監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)的完美結合，進而實現(xiàn)了智能保護的目的。

關鍵詞：膠帶輸送機;智能保護系統(tǒng);故障診斷

礦用膠帶輸送機對于礦井工作面的高效推進有重要的影響，一旦膠帶輸送機發(fā)生故障，將造成工作面推進的延期，對礦井造成巨大的經(jīng)濟損失。根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》要求，為了保證膠帶輸送機的正常運行，設備運行的過程中必須安裝防止設備跑偏、打滑等設備，此外，眾多礦井通過監(jiān)測系統(tǒng)對設備運行過程中的各參數(shù)進行監(jiān)測管理，但是因為自動化水平較低且監(jiān)測系統(tǒng)的不完善，并沒有達到預期的效果，給設備故障診斷以及維修都帶來了不便。為此，本文通過對礦用膠帶輸送機智能保護系統(tǒng)的總體設計和現(xiàn)場測試，實現(xiàn)了對膠帶輸送機實時的檢測和控制，提高了系統(tǒng)的自動化水平，實現(xiàn)了智能化控制的目的。

1 系統(tǒng)總體方案設計

膠帶輸送機是礦井重要的運輸設備，是轉運系統(tǒng)中的關鍵設備，其性能的好壞直接影響到礦井的經(jīng)濟效益，因此實現(xiàn)膠帶輸送機的智能保護系統(tǒng)就顯得尤為重要。智能保護系統(tǒng)的實現(xiàn)依賴于對設備故障的診斷以及控制，根據(jù)設備故障進行系統(tǒng)的優(yōu)化和技術的改進便實現(xiàn)了對膠帶輸送機智能保護系統(tǒng)的開發(fā)，從而提高了系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性。

1.1 膠帶輸送機結構

膠帶輸送機的運轉主要通過滾筒帶動膠帶實現(xiàn)，其因為良好的運輸性能和較低的能耗而廣受煤礦的喜愛，結構示意簡圖如圖1所示。圖中，1為膠帶輸送機的驅動裝置，其主要包括驅動滾筒、聯(lián)軸器以及減速器等構成，通過驅動滾筒的摩擦作用帶動膠帶運行，是設備的動力裝置;2為用來運輸物料以及進行力的傳遞的膠帶;3為上托輥，上托輥的主要作用是承載運輸物料的重力，通過減少運行過程中的阻力使得運行更加順利;4為滾筒，滾筒的主要作用是將驅動裝置輸出的力進行轉向作用，通過張緊膠帶間接進行運輸;5為設備的機架部分，是膠帶輸送機的主要承載部件;6為下托輥，當膠帶處于回程段時，下托輥負責支撐膠帶運行且一定程度的減小運行過程中的摩擦力;7為張緊裝置，張緊裝置可根據(jù)礦井實際的情況調(diào)節(jié)膠帶的張力，避免因為張力過大或過小引起的膠帶的損壞。

1.2 系統(tǒng)總體方案設計

根據(jù)礦井實際的地質(zhì)條件，對礦用膠帶輸送機進行系統(tǒng)設計，設計標準如下：

①因為礦井開采環(huán)境較為惡劣，經(jīng)常有煤灰以及水等物質(zhì)的干擾，因此系統(tǒng)必須足夠的簡單適應井下的狹小空間且具有一定的抗干擾能力，如在氣體、粉塵以及水的干擾性下系統(tǒng)仍然能正常運行，為了保證膠帶輸送機的穩(wěn)定性，系統(tǒng)還需具備一定的承載抗壓能力;②在工作面連續(xù)推進的過程中，膠帶輸送機需要連續(xù)不斷的運行，因此，系統(tǒng)電路部分必須選擇可靠的電氣元件，采用成熟的電路提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，以滿足工作面的高效生產(chǎn);③為了保證對設備的實時智能保護，系統(tǒng)需具備實時采集信息和顯示設備信息的功能;④系統(tǒng)的集成度高便于迅速采集信息，此外系統(tǒng)應該足夠簡單，便于工作人員操作;⑤系統(tǒng)通過接口可以實現(xiàn)升級擴展;⑥系統(tǒng)的投入成本應該合理。

圖2為系統(tǒng)總體方案設計圖，從圖中可以看出，整個系統(tǒng)的設計上采用集中分布式結構，這種結構下可以實現(xiàn)對膠帶輸送機以及其相關單元結構的全面監(jiān)測控制。整個系統(tǒng)由主控制器、礦用電纜以及皮帶沿線設備等構成。主控制器主要由RS-485總線和CAN總線構成，通過監(jiān)測主機實現(xiàn)對沿線模塊以及各回路配電模塊的監(jiān)測控制，控制模塊主要安裝在輸送機的機頭位置，并進行防爆保護;主控制器通過礦用8芯電纜與皮帶沿線設備連接，實現(xiàn)對膠帶輸送機下機位急停、多功能擴音以及跑遍、撕裂的信息的采集。

該系統(tǒng)具有以下功能：可實現(xiàn)對刮板輸送機運行過程中溫度、速度、電流電壓以及設備運行狀態(tài)的監(jiān)測;控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)對膠帶輸送機的集中遠程控制;實現(xiàn)對故障點的準確定位，并實現(xiàn)語音報警的功能;同時具有照明功能且能實現(xiàn)對驅動電機的軟控制功能。

2 應用效果

在上述總體方案的設計基礎上，對組合配電系統(tǒng)、電源帶載能力、通訊距離以及急停功能進行測試。

對于組合配電系統(tǒng)的測試，主要通過對主機以及配電箱回路和系統(tǒng)的通訊功能進行測試，在測試階段，因為接線掉落等問題出現(xiàn)測試失敗。為此，重新接線且延長數(shù)據(jù)接受發(fā)送的時間，有效避免了顯示界面亂碼的現(xiàn)象，系統(tǒng)的通訊功能得到改善;針對測試過程中設置參數(shù)亂碼現(xiàn)象，對程序進行修改，增加對于設備運行參數(shù)的讀取和保存程序，保證程序可以有效讀取設備的參數(shù)，在讀取參數(shù)的過程中，參數(shù)設置程序停止運行，避免了程序間的沖突，同時通過修改參數(shù)的長度使得程序可以直接跳過不需要修改的參數(shù)，待整體參數(shù)設置完成后，程序再次對參數(shù)進行整體判斷，確保參數(shù)的穩(wěn)定可靠性，系統(tǒng)通過判斷條件可以保證失敗界面的不更新。

對于電源帶載能力的測試，主要測試惡劣本安電源的性能，通過測試發(fā)現(xiàn)已有的本安電源負載電容遠遠大于設備的電容，為此將已有的本安電源進行更換，更換為限流型本安型電源，再次測試發(fā)現(xiàn)終端400m處共出現(xiàn)四個急停，且電容小于設備的2.2uF電容，能夠滿足一定的帶載能力。

對于通訊距離的測試，測試手段主要是通過兩個設備之間的通訊性能進行判斷，本次RS485總線測試的距離范圍為60-150m之間。系統(tǒng)主要采用RS485和CAN總線進行通訊，因此對其進行分開測試，對于采用RS485總線的通訊測試，得到通訊距離滿足要求;對于CAN總線的測試，測試距離則達到500-1000m，因為CAN總線是系統(tǒng)主要的通訊總線，在測試過程中，1000m位置的通訊功能良好，因此得到系統(tǒng)的通訊距離滿足要求。

對于急停功能的測試，測試過程中發(fā)現(xiàn)設備的急停信息不能及時上傳至顯示界面，當故障取消后，顯示界面仍然不能正常恢復。針對上述問題，增加了信息接收的時間，同時改變程序中的邏輯判斷模塊，改善了故障界面不顯示和不能正?；謴偷膯栴}。

經(jīng)過對系統(tǒng)的測試，運行系統(tǒng)觀察設備的運行狀況，膠帶輸送機故障診斷界面可直觀顯示膠帶輸送機在運行過程中驅動電機、減速器、滾筒等各部位的狀態(tài)，實現(xiàn)了對設備重要部件的實時檢測，實現(xiàn)了監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)的完美結合，從而達到智能保護的目的，提高了系統(tǒng)自動化水平的同時方便了工作人員的操作。

3 結論

通過對礦用膠帶輸送機系統(tǒng)總體方案的設計，使得系統(tǒng)具備實時監(jiān)測、通訊、報警和控制的功能，通過解決現(xiàn)場測試過程中的問題，系統(tǒng)運行順利，運行過程中驅動電機、減速器、滾筒等參數(shù)一切正常，實現(xiàn)了對膠帶輸送機的智能保護，便于操作維護的同時提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

參考文獻：

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