基于LabVIEW的帶式輸送機運行狀態監測系統研究

姚武江

（陽煤一礦機電工區井下機電隊， 山西 陽泉 045000）

1 輸送帶常見的故障形式

1.1 跑偏

帶式輸送機在運行過程中，如果輸送帶沿運行方向的中心線偏離托輥組的縱向中心線時就說明輸送帶偏離了正常的運行軌跡。一旦發生輸送帶跑偏，則會造成輸送帶與托輥支架的相互摩擦，極大降低輸送帶的使用壽命，甚至造成輸送帶在運輸過程中的翻邊，引發撒料問題。經統計在輸送帶發生的故障中，因跑偏造成的故障高達35%以上。

1.2 輸送帶的撕裂

在輸送帶的撕裂中，最常見的是輸送帶的縱向撕裂。縱向撕裂是指帶式輸送機的輸送帶在運行過程中沿輸送帶的運行方向發生撕裂現象，其主要是由異物劃傷、物料卡壓、抽芯等造成的，輸送帶的縱向撕裂主要發生在輸送機落料口的位置，由于煤塊落料時含有大量的尖銳物料，從高層落下后對輸送帶的表面造成劃傷，長期受沖擊作用便逐漸產生了撕裂現象。

2 輸送帶跑偏的監測原理及方案

通過對輸送帶跑偏的原因分析研究，當輸送帶發生跑偏時，其中心線會發生偏移，因此可以通過位移傳感器來對輸送帶的位置進行監測，當輸送帶的位移超過設定值后系統便發出偏離報警信號。

根據對輸送帶跑偏原因及位置的匯總，帶式輸送機常發生跑偏的位置主要在輸送機的機頭、輸送帶的落料點位置，發生跑偏的原因主要是驅動滾筒的磨損不均勻，導向滾筒的裝配誤差、帶式輸送機的接頭不正等引起的[2]。

根據分析可知，為了滿足對輸送帶跑偏時位置的實時監測，分別在輸送機驅動滾筒處、輸送帶的受料點、輸送帶凹陷位置的兩側、輸送帶凸起位置等易出現跑偏的地方設置監測設備。為了確保對輸送帶運行位置情況的精確監測，將輸送帶跑偏監測裝置的分布距離設置為40 m，監測設備采用BMT-12N3D型光電傳感器設備。

在對傳感器設備布置時，將光電傳感器輸送帶邊緣的距離設置為輸送帶寬度的10%，將光電開關采用雙組布置方式，每組由4對傳感器組成，分別固定到輸送帶兩側的支架上距離輸送帶邊緣10～20 cm處，輸送帶同側的兩組光電傳感器相距約50 cm，每組中的兩對傳感器相距15 cm，其布置示意圖如圖1所示。

圖1 光電傳感器布置示意圖

3 輸送帶縱向撕裂的監測原理及方案

輸送帶在運行過程中一旦發生縱向撕裂，其上面的散裝煤粒將順著輸送帶上的撕裂口不斷流出，因此根據這個情況，采取在落料漏斗處的輸送帶正下方設置漏料監測裝置（紅外光電傳感器監測儀），當輸送帶正常運行時下方不會有物料堆積，因此傳感器的接收端能夠正常接收到發射端發出的光電信號，一旦輸送帶發生縱向撕裂，散料煤粒將隨著輸送帶的撕裂口不斷流出，形成堆積，使監測儀的接收端無法接受發射端的光電信號，由此實現漏料的報警，其漏料報警裝置布置結構示意圖如下頁圖2所示[3]。

圖2 漏料傳感器布置示意圖

在帶式輸送機漏料傳感器設置的過程中，為了確保監測信息的準確性，除了要考慮所使用的光電傳感器的有效傳輸距離外，還需要避免傳感器設備工作時的相互干擾，因此所布置的傳感器設備應該保持一定的距離，且應將傳感器的接收端和發射端進行相互交叉布置，從而有效杜絕多套傳感器設備同時工作時相互干擾的問題。根據現場實測可知，布置傳感器時使其固定在輸送機落料漏斗的正下方，且相互之間設置距離保持在50 cm左右，為了避免輸送機在運行時的松弛現象對監測系統的影響，需要將傳感器安裝在輸送帶正下方的30 cm左右處。

4 監測系統組成及功能

為了對輸送帶跑偏和縱向撕裂進行集中監控，設置了基于LabVIEW的帶式輸送機的運行狀態集中監控系統。該監控系統主要由PLC中心控制站、光電傳感器設備、集成運算放大器及數據采集卡等組成，其中紅外傳感器主要用于對輸送帶的跑偏和縱向撕裂的監測[4]，其控制結構如圖3所示。

在該監測系統中，處于核心關鍵的是系統的數據采集模塊（簡稱DAQ模塊），DAQ模塊主要用于將從輸送帶跑偏監測傳感器和輸送帶縱向撕裂監測裝置處收集到的監測信號進行匯總分析，并將經過邏輯比對的數字信號轉換為LabVIEW代碼，從而實現在系統庫內的程序調用處理和信息傳遞。

圖3 帶式輸送機運行狀態監測系統總圖

5 結論

利用Lab VIEW軟件作為系統的開發平臺，能夠有效完成監控主機控制系統的設計，并利用Lab VIEW軟件極強大的信號分析處理能力，完成實時數據收集的同時，直接完成對數據的分析及處理。該輸送機運行狀態監控系統能夠有效克服傳統監控系統反應速度慢、誤報警率高等缺點，同時還具有響應速度快，結構簡單、適應性強的優點，對確保帶式輸送機系統的穩定運行具有十分重要的意義。