煤矿地面胶带输送机智能监控与故障预警系统研究

煤矿地面胶带输送机智能监控与故障预警系统研究

赵军峰

610581198709220015陕西陕煤韩城矿业有限公司象山矿井

摘要:本文研究了煤矿地面胶带输送机智能监控与故障预警系统。分析了胶带输送机的结构、原理和常见故障。设计了基于传感器网络、数据处理和预警机制的智能系统，可实时监测预警潜在故障。硬件采用MIO-5250主板和多种传感器，软件基于LabVIEW平台构建友好界面。测试表明，该系统准确监测预警，为煤矿安全生产提供有力保障。

关键词：煤矿胶带输送机；智能监控；故障预警

引言

随着煤矿产业的快速发展，煤矿地面胶带输送机作为煤炭运输的核心设备，其运行效率和安全性对煤矿生产具有至关重要的影响。然而，煤矿胶带输送机在长期高负荷、高速度的运行过程中，常常面临各种故障挑战，如跑偏、断带、打滑等，这些故障不仅影响生产效率，还可能对生产安全构成严重威胁。因此，如何实现对煤矿胶带输送机的智能监控和故障预警，成为了煤矿行业亟待解决的问题。

一、煤矿胶带输送机的工作原理与结构

1.煤矿胶带输送机的结构和工作原理概述

煤矿胶带输送机主要由以下几个关键部分组成：输送带、机架、托辊、拉紧设备、清扫设备以及驱动设备。这些部分共同协作，确保了煤矿胶带输送机的正常运转。

输送带：作为煤矿胶带输送机的牵引装置与承重装置，输送带必须具有一定的负荷冲击承受能力和拉伸强度。因此，煤矿胶带输送机通常采用拥有一定宽度的柔性带芯，并使用边缘防护层和上覆盖层对带芯进行防护。

机架：为输送带和其他部件提供支撑和稳定。

托辊：支撑输送带，确保其在运行过程中保持平整和稳定。

拉紧设备：给输送带的正常运转带来张力，保证输送带在传动筒、改向筒以及拉紧筒之间形成稳定的圆环形。

清扫设备：清除输送带上的残留物料，保持输送带的清洁。

驱动设备：通过电动机的机械力，驱动传动筒旋转，进而依靠传动筒与运输胶带之间所形成的摩擦力来进行原煤的运输。

在胶带输送机运转的过程中，驱动设备带动传动筒，依靠传动筒与运输胶带之间所形成的摩擦力来进行原煤的运输。若有特殊要求，煤矿生产企业可以使用专业的卸载装置在传送带中间的任意一个位置进行原煤卸载。

2.煤矿胶带输送机的常见故障分析

煤矿胶带输送机在运行过程中，可能会遇到以下几种常见故障：

堵塞故障：由于煤块具有一定的粘度，有时破碎较大的物料会在皮带衔接处发生堵塞现象，这会导致皮带严重磨损，并可能造成严重的经济损失和生产事故。

打滑故障：胶带机打滑是指胶带机在驱动装置正常运行的情况下，胶带没有随着驱动滚筒的运动而移动，即驱动滚筒和胶带之间的摩擦力不足。打滑的原因有很多，包括胶带机过载、张紧力度不够以及皮带和滚筒之间摩擦系数变小。

纵撕故障：胶带机在正常运行中一般不会发生纵撕现象，但当胶带机跑偏严重或者有外部的钢板、铁块等尖锐物体进入胶带时，有可能造成胶带划伤，严重时会造成胶带机撕裂。

为了减少这些故障的发生，可以采取以下措施：

安装溜槽堵塞检测器和胶带机速度检测器，以便及时发现并处理堵塞和打滑故障；加强现场管理，防止尖锐物体落入胶带，并实时监控胶带的运行情况，及时发现并处理纵撕故障。

通过以上分析，可以清楚地了解到煤矿胶带输送机的结构、工作原理以及常见的故障类型，为煤矿的安全生产和设备维护提供了重要的参考依据。

二、智能监控与故障预警系统设计

1.系统设计原则和要求

煤矿胶带输送机智能监控与故障预警系统的设计需遵循一系列核心原则，包括确保系统稳定可靠地监测运行状态，实时获取并处理数据以迅速发现潜在故障，准确识别故障类型、位置和严重程度，为维修人员提供精准信息。同时，系统应具备友好的人机交互界面，方便操作人员使用和维护，并具备良好的可扩展性，以适应未来技术发展和变化的需求。

2.硬件设计

在煤矿胶带输送机智能监控与故障预警系统的硬件设计中，关键组件包括传感器网络、数据采集模块、通信模块和服务器。传感器网络通过安装各种传感器在关键部位实时采集运行数据，数据采集模块对这些数据进行初步处理以提高其准确性和可靠性，通信模块则负责确保数据采集模块与服务器之间数据的实时传输，而服务器则负责接收、存储、处理数据，并实现故障预警和诊断功能。整个设计旨在确保系统稳定运行和数据安全。

3.软件设计

在煤矿胶带输送机智能监控与故障预警系统的软件设计中，包含了数据采集软件、数据分析软件、故障预警软件和用户界面软件等关键部分。数据采集软件负责实时从传感器网络中获取数据并进行初步处理；数据分析软件对采集到的数据进行深入分析，识别故障特征和类型；故障预警软件基于分析结果实现预警功能，及时向操作人员发出故障预警信号；而用户界面软件则提供一个友好的交互界面，方便操作人员查看设备状态、故障信息以及进行系统配置等操作。这些软件共同构成了智能监控与故障预警系统的核心功能。

4.故障预警和诊断机制

故障预警和诊断机制是煤矿胶带输送机智能监控与故障预警系统的核心。系统通过实时监测和分析运行状态，一旦发现潜在故障，会立即向操作人员发出包括声音、光闪、文字等多种形式的预警信号，以便及时发现并处理。当故障发生时，系统还会启动故障诊断机制，根据故障特征判断类型和位置，并结合历史数据和专家知识库确定故障原因和解决方案，最终以报告形式为操作人员提供参考，确保故障得到及时有效的处理。

三、系统实现与测试

1.系统实现过程

系统实现过程涵盖了系统开发、硬件集成、系统调试和用户培训等关键步骤。开发团队首先进行具体的编码工作，实现数据采集、分析、故障预警及用户界面等功能；随后，将各种硬件设备集成并确保其与系统软件协同运作；在系统开发过程中及完成后，团队进行多次调试以确保各模块正常运作、数据采集分析准确且故障预警机制有效；最后，为用户提供必要培训，确保其能熟练操作系统并理解相关数据与预警信息。

2.系统测试与验证

系统测试与验证是保障系统质量和可靠性的关键步骤，涵盖了功能测试、性能测试、稳定性测试、准确性测试和用户反馈等方面。在功能测试中，我们验证了系统的数据采集、分析、故障预警及用户界面等功能是否按设计要求正常工作；在性能测试中，我们测试了系统在不同负载下的性能表现，确保系统能够满足实际生产中的性能需求；稳定性测试则通过长时间运行系统，验证其是否会出现崩溃或数据丢失等问题；准确性测试模拟了各种故障情况，以验证系统能否准确识别故障并发出正确预警；最后，我们收集用户反馈，针对问题进行优化和改进，确保系统能够满足用户的实际需求。

结束语

煤矿地面胶带输送机作为煤炭运输的关键设备，其运行的安全性和稳定性对于煤矿生产的顺利进行至关重要。随着信息技术的快速发展，智能监控与故障预警系统已成为提升煤矿胶带输送机运行效率、保障生产安全的重要手段。本文深入研究了煤矿地面胶带输送机智能监控与故障预警系统的设计与实现，通过理论分析、系统设计和实验验证，成功构建了一套高效、可靠的智能监控与故障预警系统。该系统集成了传感器网络、数据处理模块和预警机制，能够实时监测煤矿胶带输送机的运行状态，对潜在故障进行准确预警，并为维修人员提供及时、准确的故障信息，从而实现对煤矿胶带输送机的智能化管理和维护。

参考文献

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[2]吴坤, 张树刚. 煤矿胶带机的PLC监控系统设计[J]. 可编程控制器与工厂自动化: PLC, 2012.

[3]贾文琪, 王雪. 胶带输送机远程监控系统的设计[J]. 工矿自动化, 2010(12).