煤矿带式输送机智能化安全监测系统研究

煤矿带式输送机智能化安全监测系统研究

魏庆杰

内蒙古黄陶勒盖煤炭有限公司巴彦高勒煤矿机运队 内蒙古鄂尔多斯

摘要：监测系统的主要目的：利用不断地测试，然后结合相关的控制理论形成一个体系，从而建立起一个完整的煤矿皮带运输机的故障监测系统，该系统可以对带速监测、也可以监测皮带是否过载、皮带是否打滑、皮带是否有划伤以及是否有断带情况的出现，于此同时，它也能监测皮带机中的联轴器是否断开、皮带是否跑偏，而烟雾、温度等有关参数的检测也能同步进行并且能及时地对相应故障做出预警，从而减少事故的发生。基于此，本篇文章对煤矿带式输送机智能化安全监测系统进行研究，以供参考。

关键词：煤矿带式输送机；智能化；安全监测

引言

带式输送机是煤矿井下运输的关键设备，由于经常运行在高速重载工况下，带式输送机托辊容易发生故障。当前井下长距离带式输送机托辊故障监测以人工巡检为主，但该监测方法无法保证高可靠性和实时性，因此需要使用通信方式传输带式输送机托辊运行数据，从而实现实时状态监测。

1监控系统的总体设计

井下带式输送机常年处于低温、潮湿的环境中，特殊的环境就要求在设计系统及硬件配置上充分考虑选择具有煤矿安全标志的装置，保证井下开采设备安全运行。根据巴彦高勒煤矿井下多电机驱动DTL-160/380/4*800型带式输送机，在满足相关标准要求的基础上，提出了最优监测控制系统，以提高带式输送机的工作效率。通过上位机编程后，组建成该系统的执行模块。PLC与就地控制系统共同完成系统的基层控制，显示器能够显示该系统各处的参数情况，安全高效。从现场煤矿运输监控系统、煤矿图像监视系统，建立起一个完整的煤矿皮带运输机的故障监测系统，该系统可以对带速监测、也可以监测皮带是否过载、皮带是否打滑、皮带是否有划伤以及是否有断带情况的出现，于此同时，它也能监测皮带机中的联轴器是否断开、皮带是否跑偏，而烟雾、温度等有关参数的检测也能同步进行并且能及时地对相应故障做出预警，从而减少事故的发生。

2智能监控系统主要功能

1）通过系统准确实时监测输送带内部钢芯损伤情况，以及输送带机械接头是否出现断裂、输送带表面是否有裂纹、磨损等，并进行实时报警以及确定输送带故障位置，从而降低了输送带断带、磨损撕裂等故障率。2）当输送机运行过程中该系统可输送机电机运行情况进行实时监测，避免电机出现超温、电流冲击等故障，以及对滚筒位置偏移、托辊损坏进行监测，提高输送机运行稳定性。3）该系统可对输送带运输的物料进行监测，发现运输煤矸中存在金属异物时可及时对输送机断电闭锁，防止异物撕裂输送带。4）该系统可实时对输送机运输煤量进行监测，并通过煤量大小适当控制输送带运行速度，从而实现输送机智能控制的目的。

3智能化带式输运机控制系统设计方案

3.1系统智能化

①带式输送机具有检测保护和监控显示功能，它安装有多种信号装置和传感器：跑偏和温度、烟雾、急停以及速度等，它们可监控并显示带式输送机的运行状态，并能自动停车和发出报警信号来保护带式输送机，通过音频信号同时还可以实现点播和宣传功能。②系统功能可实现自动、手动和远程控制。A.自动：井下工作者一键启停集控箱控制带式输送机实现就地自动控制；B.手动：在检修前需要先手动断开各类带式输送机的保护功能；C.远程：地表工作的人员使用控制台远程控制井下带式输送机。

3.2煤矿图像监视系统

可以利用视频摄像仪去采集现场的图像信息，同时利用光纤通讯介质把它上传到集控室，这样的情况下，可以配合工况图可以直观方便对皮带机和给煤机进行控制，进一步提高了系统的可靠性。在井下每条皮带机机头、机尾及给煤机上下口等重要部位安装摄像仪，采集重要设备的运行状态，并将视频画面上传至地面显示屏；达到操作人员对井下皮带机、给煤机等的操作，实现井下无人值守，从而实现自动化减人、提高生产效率、降低人员成本等目的。根据井下现场情况，在井下主运皮带机设置多处监控点，光纤摄像仪KBA176采用煤矿图像监视系统视机芯，摄像仪采用光纤级联方式接入环网交换机上传至地面集控室；集控中心设置一台海康威视硬盘录像机和一台视频监控主机，对现场视频画面进行录像、查询、显示。智能配煤装车系统中的监控平台设计中，需要充分考虑对配煤装车过程的实时、定点、定时、精准监控，监测参数信息需要参考控制单元的控制逻辑进一步优化，去除冗余监测参数，并提高监测参数的精确度；需进一步优化监控平台的界面设计，达到配煤过程还原式监控，可引入KingSCADA三维全景监控技术，根据配煤装车工艺流程，利用高级语言实现配装装车过程的动态、实时展示。

3.3煤流监测系统工作原理

1）在带式输送机上方每隔100m安装一部防爆照相机，当输送机在运输煤矸石时防爆照相机实时获取煤流图像，然后利用合三维视觉以及多帧统计分析手段准确计算出断面横截面积内煤流量及一定时间内总煤流量。2）当检测到输送带上煤流量低于设计值时，系统通过PLC控制器及时控制输送机变频器，降低输送带运行速度，从而达到降低输送机能耗目的；当输送带煤流量较大时，及时增加输送带运行速度，防止堆煤、过载等故障。

3.4带式输送机PLC监控系统

主斜井带式输送机PLC监控系统的功能要求如下:1)控制方式:不仅能实现对本条带式输送机的起动、停机、监测、保护等功能，还能实现对煤矿主煤流运输系统的集中远程控制及显示运行状态等功能;另外通过光纤与地面调度监控中心带式输送机分控台通讯，也能实现地面调度监控中心对主斜井运输系统的集中远程控制及显示运行状态等功能。2)控制带式输送机正常停车:先自动停带式输送机前的煤流(顺煤流停车)，延时一段时间待胶带上的煤拉完后，控制变频器实现软停车(要求按0.1～0.3m/s2减速度控制软停车)，待带式输送机速度降至0.5m/s时(可程序设定，可调)，控制抱闸。3)验带:可选择验带运行，在验带工作方式下，变频器可控制带式输送机低速运行。4)对主控系统、张紧系统和制动系统的要求:主控系统和制动系统实现电气闭锁。保证起动及正常运行时制动闸必须松开;带速为零时，制动器必须抱死;制动器断电及故障时，主控应按急停处理。主控系统和张紧系统实现电气闭锁。保证起动及正常运行时张紧必须到位;张紧装置断电及故障时，主控应按急停处理。

结束语

（1）通过智能化系统改造，带式输送机的地面工作人员对井下每一条煤炭流的运输掌握的更加清晰、直白，更好地保障了地面控制单位的指挥与调度；而且，改造后的系统可以记录下运输机的各项参数，相当于飞机的黑匣子，为以后如果运输机出了故障更方便查找故障的起因，也即是说，运输机的性能将更加稳定。（2）经过近一年的试运行，我们可以比较直观地看出，在使用了改进的智能化系统之后，矿山的运行变得更加平稳高效，安全等级上升很高，为矿山及企业带来了巨大的利益。

参考文献

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[5]张美玲.煤矿带式输送机在线实时监测系统设计[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2018(06):125-126.

作者简介：魏庆杰，1981年出生，河南省内黄县人，专科，助理工程师，山东科技大学毕业，研究方向：矿山机电胶带运输