礦用刮板輸送機(jī)監(jiān)控裝置設(shè)計(jì)應(yīng)用

焦飛飛

（潞安集團(tuán)左權(quán)阜生煤業(yè)有限公司，山西晉中 032600）

0 引言

刮板輸送機(jī)作為礦井最主要的運(yùn)輸工具之一，對(duì)工作面的正常運(yùn)煤起到?jīng)Q定性的作用。使用單位在日常工作中要加強(qiáng)刮板輸送機(jī)的監(jiān)控力度，對(duì)刮板輸送機(jī)的運(yùn)行參數(shù)及運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)故障隱患及報(bào)警時(shí)及時(shí)處理，能夠大大降低刮板輸送機(jī)發(fā)生事故的概率，以及降低刮板輸送機(jī)對(duì)工作面的影響，確保運(yùn)輸安全［1］。

某公司1101工作面的刮板輸送機(jī)采用型號(hào)為PF6/1142；刮板機(jī)的運(yùn)輸能力為300 t/h；工作面刮板機(jī)的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為225 m；電機(jī)功率為85 kW；電機(jī)的額定電壓為3 300 V；運(yùn)行速度為1.4 m/s。由于工作面刮板輸送機(jī)主要通過人工進(jìn)行檢修維護(hù)，導(dǎo)致工作面在前期回采過程中，刮板輸送機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)故障，不僅影響了工作面的煤矸運(yùn)輸，而且威脅工作面的安全生產(chǎn)。對(duì)此，決定對(duì)工作面刮板輸送機(jī)安裝一套監(jiān)控裝置。

1 刮板機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)分析

刮板輸送機(jī)主要是通過刮板機(jī)電機(jī)驅(qū)動(dòng)鏈條對(duì)工作面的煤塊進(jìn)行運(yùn)輸。其中刮板輸送機(jī)內(nèi)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要是利用內(nèi)部的耦合器以及減速器驅(qū)動(dòng)刮板鏈條進(jìn)行運(yùn)行，從而將煤塊運(yùn)輸?shù)焦伟鍣C(jī)機(jī)頭處，并在機(jī)頭位置進(jìn)行卸載。如果刮板機(jī)在運(yùn)輸過程中驅(qū)動(dòng)部分發(fā)生故障，將直接導(dǎo)致刮板輸送機(jī)系統(tǒng)癱瘓。按照刮板輸送機(jī)的故障類型，通常刮板機(jī)故障有電機(jī)減速器摩擦、電機(jī)聲音異常、振動(dòng)異常、潤(rùn)滑系統(tǒng)損壞、軸承及軸磨損嚴(yán)重等［2］。安裝刮板輸送機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)﹄姍C(jī)的運(yùn)行參數(shù)及運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)有效地監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)參數(shù)有電機(jī)的軸溫、電壓、電流及轉(zhuǎn)速；減速器內(nèi)的油量、油溫；冷卻液的溫度、液位；軸承及軸的溫度。

2 監(jiān)控裝置構(gòu)成及功能分析

2.1 結(jié)構(gòu)組成

該監(jiān)控系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集器、各類數(shù)據(jù)傳感器、電腦顯示器、信號(hào)傳輸裝置、電源模塊、信號(hào)調(diào)節(jié)系統(tǒng)、PLC 處理器等部分組成，如圖1 所示。傳遞數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性直接影響監(jiān)控系統(tǒng)的采集，是監(jiān)控系統(tǒng)最重要的部分［3］。

圖1 刮板輸送機(jī)監(jiān)控裝置系統(tǒng)框圖

（1）數(shù)據(jù)信息采集系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集模塊由各類數(shù)據(jù)傳感器、單片機(jī)、數(shù)據(jù)裝換裝置及調(diào)節(jié)系統(tǒng)等部分組成。各類數(shù)據(jù)傳感器主要包括油溫、液位及傳感器，這些組成部分全部采用本安型裝置。運(yùn)行過程為傳感器在接收到電機(jī)的各類參數(shù)數(shù)據(jù)后，經(jīng)過轉(zhuǎn)換器，將原來的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成離散數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)再經(jīng)過單片機(jī)將信號(hào)儲(chǔ)存到上位機(jī)的數(shù)據(jù)庫內(nèi)。

（2）無線通訊傳輸系統(tǒng)。無線傳輸能夠在無線狀態(tài)下將數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，具有設(shè)備少、準(zhǔn)確性高、穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，而且后期的設(shè)備維護(hù)量及安裝難度較低，適合煤礦電機(jī)的使用。無線通訊芯片的工作頻率通常設(shè)定為436.88 ～476.25，而且無線通訊芯片具有價(jià)格便宜、體積小、發(fā)熱量低、抗干擾性強(qiáng)、傳輸數(shù)據(jù)穩(wěn)定、耗電量低、應(yīng)用范圍廣的優(yōu)點(diǎn)。技術(shù)人員為了確保監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)穩(wěn)定性，采用進(jìn)口芯片對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、傳遞。煤礦井下工作環(huán)境比較差，周圍異常震動(dòng)及設(shè)備搬運(yùn)比較多，無線通訊在監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠?qū)⑼饨鐚?duì)系統(tǒng)的破壞降低至最小，具有防震、防斷、防爆、防擠等優(yōu)點(diǎn)［4］，非常適合井下監(jiān)控使用。

2.2 監(jiān)控功能分析

監(jiān)控系統(tǒng)由上下位機(jī)組成，下位機(jī)的作用是對(duì)井下各類數(shù)據(jù)進(jìn)行收集；上位機(jī)的作用是對(duì)收集好的信息進(jìn)行控制、儲(chǔ)存，并顯示在電腦屏上。監(jiān)控系統(tǒng)的各類傳感器在接收到電機(jī)油溫、液位、流量、電壓、電流等信號(hào)后，經(jīng)過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器將這些監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成離散數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)再經(jīng)過單片機(jī)將信號(hào)儲(chǔ)存到上位機(jī)的數(shù)據(jù)庫內(nèi)。上位機(jī)的數(shù)據(jù)經(jīng)過電腦重新整理后將數(shù)據(jù)顯示在大屏幕上，方便工作人員進(jìn)行查看及操作。電腦的顯示大屏主要分為監(jiān)控區(qū)域、電機(jī)參數(shù)區(qū)域、電機(jī)參數(shù)動(dòng)態(tài)曲線圖、故障查詢及歷史記錄等部分。

（1）監(jiān)控區(qū)域。主要對(duì)電機(jī)監(jiān)控部分的影像、數(shù)據(jù)報(bào)表、數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)曲線圖及事故報(bào)警。操作人員可以操控鼠標(biāo)進(jìn)入功能區(qū)域?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行操作［5］。

（2）電機(jī)參數(shù)區(qū)域。能夠?qū)﹄姍C(jī)的各類數(shù)據(jù)及狀態(tài)進(jìn)行顯示，主要顯示內(nèi)容包括電機(jī)的軸溫、電壓、電流及轉(zhuǎn)速；減速器內(nèi)的油量、油溫；冷卻液的溫度、液位；軸承及軸的溫度。操作人員可以操控鼠標(biāo)進(jìn)入菜單對(duì)參數(shù)進(jìn)行切換。

（3）電機(jī)參數(shù)動(dòng)態(tài)曲線圖、故障查詢及歷史記錄。系統(tǒng)能夠?qū)⒏黝惐O(jiān)控信號(hào)形成動(dòng)態(tài)曲線并存儲(chǔ)，操作人員可以查閱歷史數(shù)據(jù)曲線，并操控鼠標(biāo)進(jìn)入菜單對(duì)參數(shù)報(bào)警值進(jìn)行設(shè)定，當(dāng)檢測(cè)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)參數(shù)值超過系統(tǒng)報(bào)警值時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警，提示操作人員設(shè)備運(yùn)行故障，參數(shù)異常嚴(yán)重時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)停機(jī)［6］。

3 裝置優(yōu)缺點(diǎn)及實(shí)際應(yīng)用效果分析

3.1 優(yōu)點(diǎn)

（1）裝置操作簡(jiǎn)單。刮板輸送機(jī)監(jiān)控裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本費(fèi)用1.27 萬元，費(fèi)用相對(duì)較低，便于操作維護(hù)，故障率低［7］。

（2）靈敏度高。該裝置主要通過各類傳感器對(duì)刮板輸送機(jī)各種參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并利用PLC 控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)信號(hào)處理，從而準(zhǔn)確快速地將輸送機(jī)故障點(diǎn)、故障源上傳至上位機(jī)系統(tǒng)中，便于操作人員實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。與傳統(tǒng)人工監(jiān)測(cè)相比，監(jiān)測(cè)效率及靈敏度高，大大提高了刮板輸送機(jī)自動(dòng)化水平，降低了勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度。

（3）實(shí)用性強(qiáng)。該裝置不僅可用于煤礦刮板輸送機(jī)、采煤機(jī)、帶式輸送機(jī)等大型機(jī)械設(shè)備中，而且還可用于建筑、船舶等領(lǐng)域中，實(shí)用性強(qiáng)，應(yīng)用區(qū)域廣［8］。

3.2 缺點(diǎn)

在實(shí)際應(yīng)用中還存在一些問題需進(jìn)一步改進(jìn)：（1）由于該裝置采用工業(yè)環(huán)網(wǎng)進(jìn)行無線信號(hào)傳輸，受井下大功率機(jī)械設(shè)備及高壓供電電纜影響，局部區(qū)域出現(xiàn)信號(hào)失真現(xiàn)象；（2）由于井下粉塵濃度大，裝置安裝后受粉塵影響，裝置損壞嚴(yán)重，需定期進(jìn)行粉塵清理。

3.3 實(shí)際應(yīng)用效果分析

2018 年4月，對(duì)1101工作面刮板輸送機(jī)安裝了一套在線故障監(jiān)測(cè)裝置，截至2018年10月，通過6 個(gè)月的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，工作面刮板輸送機(jī)安裝監(jiān)測(cè)裝置后，共計(jì)監(jiān)測(cè)到輸送機(jī)13 次故障，并現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)進(jìn)行處理，未發(fā)生一次因輸送機(jī)故障造成機(jī)電事故，大大降低了工作面刮板輸送機(jī)故障率，提高了輸送機(jī)的使用壽命。全年可節(jié)約刮板輸送機(jī)維修費(fèi)用達(dá)61.7 萬元，保證了工作面的安全生產(chǎn)。

4 結(jié)束語

通過對(duì)1101工作面刮板輸送機(jī)安裝監(jiān)控系統(tǒng)后，能夠有效地對(duì)刮板機(jī)的各類參數(shù)及異常進(jìn)行實(shí)時(shí)查看，確保工作面刮板機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定。經(jīng)過安裝監(jiān)控裝置后的1101 工作面，能夠確保刮板機(jī)在工作面的穩(wěn)定性，與傳統(tǒng)的人工監(jiān)控相比，能夠大大降低工作面人員的數(shù)量，監(jiān)控參數(shù)的準(zhǔn)確性更高，取得了顯著的應(yīng)用成效。