带式输送机皮带运行智能监控系统设计探讨

带式输送机皮带运行智能监控系统设计探讨

代飞

安徽省矿业机电装备有限责任公司 235000

摘要：在矿井采用的带式输送机中，输送皮带是其最核心的部分，该设备需要较高的成本，因此，撕裂检测技术有着十分重要的意义。通过运用该技术可以将输送带的撕裂状况进行及时检测，并有效避免撕裂情况的持续进展，但是从现阶段的纵撕检测技术来看，其大多是接触式的，需要事后管理。由于矿井生产环境的复杂性，大部分纵撕检测系统的功能都没有得到充分发挥，导致纵撕事故的发生。为保障煤矿带式输送机的安全稳定运行，设计了一种皮带运行智能监控系统，介绍了该系统的整体结构与具体工作原理，设计了系统的软硬件部分，并进行了工业性试验。结果表明，通过应用该系统，可实时检测带式输送机的运行情况，一旦发现带式输送机皮带运行异常可及时进行预警，有效防范各类重大事故的发生，更好地保障皮带机的正常运行。

关键词：带式输送机；皮带监控系统；结构功能；软硬件

1 概述

以某型带式输送机为例进行分析，对于该型带式输送机而言，其整体结构情况如图1 所示。该种带式输送机主要由驱动滚筒部分、改向滚筒部分、托辊部分、皮带部分与张紧部分五大部分组成。该种带式输送机的工作原理主要是通过电动机来进行驱动，由电机输出动力，输出的该动力通过减速器逐步向带式输送机的驱动滚筒部分传输，而驱动滚筒与带式输送机输送带间有一定的摩擦力，进而借助这种摩擦力来促使皮带运行，在这过程中带式输送机托辊的所起的作用，主要是支撑输送带，带式输送机张紧装置起到的作用主要是让输送带实时为张紧状态，以驱动皮带与运动的滚筒间存在足够的驱动摩擦力。当前，很多矿井所用的带式输送机都装设了变频调控装置，可依据对带式输送机运行的情况监测监控结果，及时合理调整带式输送机的运行速度。但带式输送机在运行速度发生改变的过程中，呈现出的动态特性通常相对较复杂，造成速度不好调整，若调整不科学、不合理、带式输送机输送带与运行的滚筒间变易产生打滑问题，如果速度变化过快，还有可能引发带式输送机出现断带事故，传统的带式输送机变频调速控制系统，通常不考虑速度变化对带式输送机造成的影响，易造成带式输送机出现运行不稳定的情况，因此必须重视做好带式输送机运行情况的智能监测监控工作，调整带式输送机运行情况时，应把高阶次动态特性考虑其中，进行科学合理的调整。

2 系统总体设计

系统部分主要包含了客户端的电脑、带式输送机的视频检测报警系统、平台软件等，其具体组成部分。系统之中所运用的技术为智能化视频分析技术，通过在煤仓口的上方配置隔爆型摄像仪，对其内部的实际状况进行监测。煤仓的监测区域可以利用在调度室中安装的上位机软件来进行规划，同时也可以对停机与报警进行设置。在带式输送机的工作中，锚杆或者矸石掉落到可监测范围之内，若停留的时间大于预先设定的时间，上位机平台软件则会发出语音警报，以此来提醒相关人员，同时视频监测报警主机会将相关信息及时传输到PLC 系统之内，形成一种报警停机信号。

3 功能设计

3.1 异物检测

这一报警系统是通过在下料仓口的上端安装隔爆型摄像仪，对其内部的实际状况进行监控，监控区域的规划则是利用调度室安装的上位机平台软件来实现，同时可以对停机及报警进行设置。在带式输送机正常运行的时候，锚杆或者矸石掉落到仓口所监测的范围之内，当期停留的时间超出预先设定的时间，平台软件将会发出警报，以此来提醒值班人员，同时PLC 系统在接收到报警信号之后，将会发出停机信号。

3.2 撕裂传感器检测

当皮带受到异物的穿刺而出现撕裂的时候，运用撕裂传感器的优势，将该传感器的发光及接受设备平行安装在下料仓下端的皮带输送机底部的两侧机架之上，输送机的皮带宽度应当超出发光及接收装置之间存在的距离。当皮带出现了纵撕之后，撕裂部位就会发生物料泄漏，进而对撕裂传感器产生影响，传感器可以将检测到信号及时传输到视频监测报警主机之中，然后该信号就会被传输到PLC 系统，完成报警停机的操作，避免损失持续扩大。而常规性的预防皮带撕裂是经过传感器、皮带秤及重量感应器来进行判断，如果皮带出现撕裂，煤块将会落在皮带秤上，重量感应器将会发出报警信号，及时通知相关人员，这种处理仅仅是事后处理，无法做到事前预防。

3.3 物料堆积检测

这种检测主要是对皮带中的煤流进行检测，监测范围之内利用调度室内安装的上位机平台软件来进行规划，同时设置报警及停机。在输送机正常工作的时候，在下方皮带运行停止，而上方皮带依旧运行或者仓口被卡住之时，下料仓口将会出现煤流堆积，当煤流堆积大于软件预先设定的高度或者停留的时间大于预先设定的时间，上位机软件会发出报警信号，以提醒相关人员，同时相关的报警信号将会被传输到PLC系统中，发出停机信号，并且及时提醒巡检人员进行处理。

3.4 系统软件设计

上位机通过PLC 和SE 组态相结合的方式，研发出人机交互界面，并将各种传输的控制讯号进行集成，实现事故报警、输送机的启动/ 停止、保护等一系列操作。1）视频信息源。系统的视频信息可以利用高清的摄像头来进行实时录像，保证画面的品质，达到煤矿的规程要求。2）数据交换层。其主要作用在对储存和交换数据，数据库主要分为三种，分别为事件视频、视频和物体视频特征等数据库。3）图像处理。智能化视频分析：通过对相关的视频图像进行传输，对现场的实际生产问题进行分析，例如，煤仓的仓口出现异物、胶带出现煤块堆积、胶带发生纵撕等。视频回放：在事件发生之后，可以对视频进行随时调取及使用，以供事后的分析。

4 结语

在某矿井中，该系统已经在七个部位安装了智能分析摄像机，数量共有7 台，在某输送机的机尾落料点的下方配置了1 台防撕裂传感器，且在相应的5个输送机的机头安装了5台视频监测报警装置主机，实现了本矿井所有的重点岗位的视频监控全覆盖。在实际运行中，一旦识别出了异物，及时报警，避免了皮带因异物而出现撕裂的问题。目前，该系统已经正式投入应用，实现对所有重点岗位的视频监控，具有预警预报及智能监控的功能，促使生产人员、管理人员及集控人员可以及时掌握到生产现场的实际状况，保证生产的正常进行，同时及时应对突发状况，实现安全生产、节能增效、预警停机、预防事故的目的。

参考文献

[1] 冯琦.带式输送机功率消耗的影响因素研究[J].机械管理开发，2021，36（9）：22-24.

[2] 鄂思佳.DSJ-800 型矿用带式输送机自动张紧控制系统研究[J].机械工程与自动化，2021（4）：31-33.

[3] 李向军.带式输送机皮带防压死拉断保护装置的设计[J].山东煤炭科技，2020（11）：77-79.