礦用帶式輸送機(jī)常見故障分析及預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究

姚艷明

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)王村煤業(yè)公司， 山西 大同 037049）

1 帶式輸送機(jī)應(yīng)用概況

在開采礦產(chǎn)資源期間，礦用帶式輸送機(jī)是最主要的龐大的傳輸物體的機(jī)械設(shè)備。較強(qiáng)的承載力、較遠(yuǎn)的運(yùn)輸距離是礦用帶式輸送機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，其適用于規(guī)模比較大的礦產(chǎn)開采。國內(nèi)有豐富的礦產(chǎn)資源的省（自治區(qū)）有山西、內(nèi)蒙古等，采用礦用帶式輸送機(jī)具有十分重要的意義。目前，我國煤礦常用的機(jī)械，包括DC 帶式傳送機(jī)、TD75 帶式傳送機(jī)、DTS 固定帶式傳送機(jī)等[1-5]。圖1 就是某型號(hào)的礦用帶式輸送機(jī)裝置結(jié)構(gòu)圖。

圖1 礦用帶式輸送機(jī)裝置結(jié)構(gòu)

目前，帶式輸送機(jī)被廣泛應(yīng)用于煤礦企業(yè)的開采中，但是由于開采中存在的問題及發(fā)生故障的次數(shù)比較多，包括構(gòu)件損壞、電力故障、結(jié)構(gòu)故障等，對(duì)其正常運(yùn)行造成一定影響。傳統(tǒng)的處理方法是發(fā)現(xiàn)即處理，導(dǎo)致處理故障效率不高。隨著科技迅速發(fā)展，將故障預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)用于帶式輸送機(jī)中，能夠檢測(cè)與提早預(yù)警其故障，不僅有助于及時(shí)處理帶式輸送機(jī)中所存在的故障，而且提高了礦用帶式輸送機(jī)的工作效率，就礦產(chǎn)企業(yè)開采來說意義非常重大。

2 設(shè)計(jì)礦用帶式輸送機(jī)預(yù)警系統(tǒng)

2.1 設(shè)計(jì)預(yù)警系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

設(shè)計(jì)預(yù)警系統(tǒng)，第一步就是設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)的模塊，經(jīng)過設(shè)計(jì)整體模塊，能夠確保其設(shè)計(jì)的合理性。當(dāng)設(shè)計(jì)預(yù)警系統(tǒng)時(shí)，按照功能的具體條件，把設(shè)計(jì)系統(tǒng)分成了兩部分，分別是沿線設(shè)備模塊與主控模塊，兩部分對(duì)應(yīng)的功能是采集信號(hào)的功能與預(yù)警功能。圖2 即為礦用帶式輸送機(jī)預(yù)警系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖。

圖2 礦用帶式輸送機(jī)預(yù)警系統(tǒng)整體框架

第一，在預(yù)警系統(tǒng)中，最主要的主控裝置模塊就是系統(tǒng)主控模塊，其模塊是預(yù)警系統(tǒng)的核心，能夠發(fā)布工作命令，能夠控制系統(tǒng)的整個(gè)工作，使系統(tǒng)運(yùn)行的效率得到保障。在該模塊內(nèi)，其最重要的裝置就是PLC 處理器，其PLC 處理器的作用就是控制。而且該模塊能夠發(fā)送使監(jiān)控上位機(jī)工作的命令。沿線設(shè)備控制模塊、I/O 接口模塊、預(yù)警模塊等還構(gòu)成了該模塊。

第二，在該模塊的工作模塊中，最主要的就是沿線設(shè)備控制模塊。沿線設(shè)備控制模塊主要的作用是控制其的操作，主要的功能有機(jī)尾下位機(jī)、急停閉鎖開關(guān)、多功能語音電話功能等，采集信號(hào)數(shù)據(jù)的功能也略有涉及，將會(huì)影響以后的系統(tǒng)工作的運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)系統(tǒng)中全部模塊都運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)模塊會(huì)連接沿線設(shè)備模塊，為實(shí)施工作得到了保障。

2.2 設(shè)計(jì)礦用帶式輸送機(jī)預(yù)警系統(tǒng)功能模塊

1）采集數(shù)據(jù)的功能：如有要檢測(cè)與排查存在于礦用帶式輸送機(jī)中的故障，那么就需要采集所有有關(guān)的數(shù)據(jù)的效果。當(dāng)系統(tǒng)工作運(yùn)行時(shí)，經(jīng)過設(shè)計(jì)其采集終端，能夠完成設(shè)計(jì)采集數(shù)據(jù)的功能。

2）系統(tǒng)的控制功能：當(dāng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要按照系統(tǒng)中存在的故障能夠控制礦用帶式輸送機(jī)的整個(gè)系統(tǒng)，能夠使礦用帶式輸送機(jī)更加有效、更加安全的工作。比方說，當(dāng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，急停閉鎖開關(guān)模塊被系統(tǒng)的前面設(shè)備所選取，那么整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行情況均為緊急控制，進(jìn)而提高了系統(tǒng)運(yùn)行的效率。

3）通信功能：當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，PLC 處理器必須要與它的上位機(jī)或別的主控裝置應(yīng)保持可靠的數(shù)據(jù)通訊，進(jìn)而高質(zhì)量的運(yùn)行數(shù)據(jù)系統(tǒng)。比方說，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，其通信模塊即為RS485 總線，能夠可靠通信系統(tǒng)所發(fā)送的指令。

4）報(bào)警警示功能：當(dāng)有故障出現(xiàn)在運(yùn)輸機(jī)中時(shí)，能夠進(jìn)行報(bào)警，當(dāng)設(shè)計(jì)報(bào)警系統(tǒng)時(shí)，主要包括語音報(bào)警模塊與指示報(bào)警系統(tǒng)。

5）保護(hù)功能模塊：當(dāng)設(shè)計(jì)保護(hù)功能時(shí)，主要有的保護(hù)功能是漏電保護(hù)功能、斷相保護(hù)功能、過流保護(hù)功能，使保護(hù)工作在礦用帶式輸送機(jī)運(yùn)行時(shí)得到提升，就系統(tǒng)的運(yùn)行而言，有十分重大的意義。

2.3 預(yù)警系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

1）在礦用帶式輸送機(jī)預(yù)警系統(tǒng)中，PLC 系統(tǒng)是最中樞裝置，能夠做到中樞控制功能。57-30 就是此次設(shè)計(jì)所選取的。以下就是可編程邏輯控制裝置所擁有的優(yōu)點(diǎn)，包括較強(qiáng)的抗干擾能力、較好的控制效果、多樣的通訊方式和較大的空間用于施工。

2）在采集系統(tǒng)故障的裝置中，最主要的就是傳感器模塊。當(dāng)對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，主要是關(guān)于傳送對(duì)以下的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集的，包括環(huán)境的煙霧值、跑偏、電流、撕裂、振動(dòng)故障、張力與超速等，可以使采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)的效率得到提升。KGW200H 型礦用溫度變送器的使用，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)滾筒的溫度；GSC6-SC 安全型轉(zhuǎn)速傳感裝置的使用，能夠采集系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的速度故障；WBI414S43 型電力數(shù)據(jù)采集裝置的選用，能夠監(jiān)控系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)的電流；GQQ0.1本質(zhì)安全型煙霧傳感裝置的選用，當(dāng)工作運(yùn)行時(shí)，能夠做出反應(yīng)的時(shí)間應(yīng)該小于30 s，感應(yīng)煙霧的功能效果比較好，能夠推動(dòng)系統(tǒng)分析煙霧。

2.4 預(yù)警系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

圖3 即為系統(tǒng)工作運(yùn)行流程圖。從圖3 中可以看出，以下功能構(gòu)成了預(yù)警系統(tǒng)軟件，包括系統(tǒng)啟動(dòng)功能、故障排查功能、故障報(bào)警功能。其功能對(duì)應(yīng)的作用是，系統(tǒng)啟動(dòng)功能能夠確保在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)工作的開啟，給系統(tǒng)工作的運(yùn)行提供幫助。故障排查功能的作用是經(jīng)過設(shè)計(jì)此功能，能夠確保排查在預(yù)警工作時(shí)產(chǎn)生的故障。故障報(bào)警功能的作用是選取傳感器來采集系統(tǒng)中的有關(guān)數(shù)據(jù)，而且要對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，在結(jié)束分析之后，就要把信息反饋給抱閘電機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及張緊電機(jī)，使報(bào)警功能得以實(shí)現(xiàn)。

3 應(yīng)用效果分析

整個(gè)帶式輸送機(jī)預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能夠從設(shè)計(jì)下面幾個(gè)功能來實(shí)現(xiàn)，如功能設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、框架設(shè)計(jì)。選取試驗(yàn)平臺(tái)來檢測(cè)系統(tǒng)工作的功能，能夠確保設(shè)計(jì)的帶式輸送機(jī)預(yù)警系統(tǒng)具有合理性。當(dāng)實(shí)施試驗(yàn)與分析時(shí)，關(guān)于分析使用帶式輸送機(jī)預(yù)警系統(tǒng)監(jiān)控的合理性，包含斷裂系統(tǒng)監(jiān)測(cè)、電機(jī)溫度測(cè)量分析、跑偏值監(jiān)測(cè)、滾筒溫度測(cè)量分析、運(yùn)行速度監(jiān)測(cè)、電流監(jiān)測(cè)、煙霧狀態(tài)監(jiān)測(cè)。經(jīng)過合理監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的運(yùn)行情況，帶式輸送機(jī)預(yù)警系統(tǒng)所監(jiān)控的工作狀況不錯(cuò)，而且能夠監(jiān)控正在運(yùn)行的系統(tǒng)中的所有參數(shù)數(shù)據(jù)，如表1 所示。當(dāng)在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)評(píng)時(shí)，故障試驗(yàn)被設(shè)置在了帶式輸送機(jī)，并實(shí)施故障試驗(yàn)的是傳送速度與電機(jī)，故障報(bào)警功能可以通過帶式輸送機(jī)預(yù)警系統(tǒng)監(jiān)控來實(shí)現(xiàn)，那就說明使用的預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能具有合理性。

表1 帶式輸送機(jī)預(yù)警系統(tǒng)監(jiān)控參數(shù)（監(jiān)控上位機(jī)數(shù)據(jù)查詢表）

4 結(jié)語

本文設(shè)計(jì)的帶式輸送機(jī)故障預(yù)警系統(tǒng)，是以傳感器模塊與PLC 控制模塊為基礎(chǔ)的。經(jīng)過對(duì)其功能模塊以及軟、硬件的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了試驗(yàn)檢測(cè)，可以明確該預(yù)警系統(tǒng)是在安全正常運(yùn)行，有助于該系統(tǒng)的推行。