关于TSD450型矿用带式输送机在线监控系统的应用研究

2021-06-05张磊

机械管理开发 2021年4期

张磊

（山西兰花科技创业股份有限公司唐安煤矿分公司，山西高平 048400）

引言

带式输送机由于其结构紧凑被广泛应用于煤矿开采行业中，极大地提高了煤矿开采效率，但是其运行强度大，故障发生率高，而其中50%以上的故障都是可以通过提前预判得到事前处理的，因此应采用远程在线监控系统对带式输送机进行实时监控。

远程在线监控最大的优势是实现实时对带式输送机状态的识别，在输送机不停机的情况下，对其运行状态进行监控，帮助操作人员了解设备状态并有效预判其常见故障。输送机的远程在线监控系统是一门多学科融合的技术，其核心内容是基于对输送机振动、温度等信号的监控[1]。

1 输送机实时监控技术发展现状

输送机由于其工作环境恶劣，且常由于检修不及时常导致设备发生故障，从而对煤矿开采造成严重影响。为了避免带式输送机出现较恶劣的故障，近年来，我国在输送机实时监控以及故障诊断的相关技术上取得了较大的进步。故障诊断以及在线监控系统在冶金、电力、矿山等行业中都有广泛的应用。

目前，长距离带式输送机监控系统还存在诸多问题，如系统中每个子系统之间，兼容性问题不好；或者是各系统之间不能实现信息的交互共享。其次是监控系统稳定性问题，输送机常发生系统中断等故障。系统监测的精度一直是监控系统重要研究领域，监测数据的不稳定可能造成装备状态的误判而对设备造成损害。监控系统有赖于计算机技术以及通信技术的发展，因此，要想提高监控系统的可靠性就必须改进其电气设备以及软件系统[2]。

2 实时监控系统监控对象

监控系统的主要功能是判断并预测带式输送机可能出现的故障，对输送机进行实时监控，并帮助操作人员识别输送机常见的故障。监控系统一般通过采集带式输送机关键位置的振动、声音信号、视频信号等，判断输送机的故障。下面对带式输送机常见故障以及故障识别方法做简要说明：

1）皮带跑偏：一般是由偏载荷引起，发生皮带跑偏时可能会造成输送机上物料洒落，或者会对皮带造成损伤。判断此类故障一般通过监控系统的视频信息进行判断，操作人员容易识别。

2）托辊卡滞：一般是由于安装精度不够，或者是异物进入了皮带托辊，或托辊轴承失效，导致托辊卡滞。托辊卡滞的诊断方式是根据监控系统采集托辊的振动信号进行判断，当托辊故障出现时，振动信号的频谱会发生较大的变化。

3）皮带撕裂：常见原因是皮带上运送的物料对皮带造成毁坏，皮带上小的损伤在载荷作用下不断扩展，从而影响到传送带。一般皮带撕裂的诊断是基于布置于皮带上的力传感器，当传感器的数据异常时应及时对传送带进行故障排除[3]。

3 实时监控系统总体结构的设计

带式输送机实时监控系统应用计算机、通信技术等系统性的工程技术实现对带式输送机的实时监控，该系统的总体设计方案包括地面监控室以及井下输送机监控两部分，系统结构如下页图1所示[4]。

其中，地面监控室部分主要硬件设备包括监控主机、信息显示屏、调度控制中心、打印机等设备，主要是操作人员的活动区域，通过监控室内的设备对带式输送机的状态进行监控与控制，同时该监控室还主要负责带式输送机监控数据的处理、存储、分析，以及处理相关故障等。

图1 输送机监控系统结构图

井下监控设备主要由有效通信网络、中继器、各种类型的传感器、摄像机、报警器、电压变送器等组成，由于带式输送机结构长、传输距离长，因此需要在不同的位置布置信号中继器。传感器主要包括皮带张力传感器、温度传感器、振动传感器、堆料传感器等，负责采集输送机各个位置状态的参数信息[5]。

4 实时监控系统的软硬设计与功能实现

4.1 系统软件设计

首先是系统操作软件的设计，与系统硬件设计同样重要。软件系统的界面结构设计如图2所示，主要包含了监控系统的所有重要功能，如实时监控数据查询、带式输送机故障分析、输送机故障处理等。同时，该操作软件系统具有使用简单、方便快捷等优点，对带式输送机在线监控系统的应用具有重要意义[6]。

图2 系统主界面结构设计

该在线监控系统使用了My SQL数据库，相较于传统的SQL Server、Oracle数据库，My SQL数据库具有执行效率更高、操作简单等优点，因此基于My SQL构建的后台数据库，有利于数据的分析与查询。

4.2 硬件系统的设计

监控系统的硬件结构设计对保障该系统的可靠性具有重要作用，因此根据项目的实际需求以及该系统的需要，设计搭配各类硬件设备。下面对系统中几项重要的硬件设备的选型做简要说明：

1）速度传感器：选择德国西门子公司的EPC-03型速度传感器，该传感器主要应用于煤矿环境，安装于皮带机传动滚筒之上，可精准采集的滚轮速度。

2）温度传感器：选择BDRTD牌的STD600型温度传感器，主要负责采集皮带以及皮带滚筒的温度。

3）皮带张力传感器：选择HS300-HT30型张力传感器，该型传感器具有很好的测量精度，同时具有多种通信系统接口。测量结果比较精准，可以判断出皮带所处的状态。

4）变频器：根据该系统的实际需要，选择西门子公司的QHT-2050型变频器，该变频靠干扰能力强，适用于井下作业环境。

5 系统功能的测试

为了检验带式输送机在线监控系统的实际功能，了解该系统的综合性能，对该系统的各项功能进行为期一个月的测试。测试结果显示，该系统能够实现各项设计功能，具有对带式输送机进行24 h监控以及初级故障诊断及报警功能。如图3所示，带式输送机实时监控系统可及时地反应出传送带的应力情况，了解在不同时刻以及运行状态下的带式输送机皮带张力情况。