帶式輸送機故障分析及監控系統的應用

田維維

（蘭花科技創業股份有限公司大陽煤礦分公司，山西晉城048003）

井下帶式輸送機依靠其結構簡單、適應力強的特點，被廣泛用于井工礦生產作業中進行長距離物料的運輸[1-2]。但在使用過程中發現，由于使用壽命的縮短和長期井下惡劣環境的影響，會造成帶式輸送機出現皮帶跑偏、斷裂、異響等故障，如何調整輸送機實時工況，為井下生產安全提供保障是煤礦機電技術人員不得不面對的重點問題[3-4]。

1 帶式輸送機常見故障分析

帶式輸送機在進行長距離物料運輸的過程中，主要依靠摩擦傳動的原理，即皮帶與傳動滾筒之間的摩擦力，由機尾轉向滾筒帶動皮帶運行，形成封閉的作業系統，實現物件的運輸。傳統的井下帶式輸送機如圖1所示，承載托輥起到承載作用和輸送煤炭（或物料）的功能，使之與皮帶共同運動。

圖1 帶式輸送機示意圖

1.1 輸送帶跑偏

帶式輸送機的皮帶主要由鋼絲繩芯制成，皮帶跑偏是輸送機傳送系統中普遍存在的故障之一。輸送機安裝質量和托輥質量不合格，都會造成皮帶的打滑、跑偏。分析認為，在長期的使用過程中會致使承載托輥、驅動滾筒和膠帶中心不處于一條直線，或滾筒的兩端外徑不一致，導致安全事故的發生。

針對這種情況建議對輸送皮帶的實時工況進行力學分析統計，當皮帶中心線垂直的側向拉力大于托輥對皮帶的擠壓力時，進行作業調整，不僅可以預防和避免輸送帶跑偏問題，還可以作為分析研究輸送帶張緊方面問題的部分理論依據。

1.2 輸送帶斷帶

皮帶斷裂、拉斷屬于輸送機較為嚴重的機械故障，會造成整部輸送機無法工作，煤炭物料的停運，需要企業反饋給廠家專業人員進行設備的檢修和維護。

造成該故障的主要原因包括：①皮帶連接頭質量較差：當皮帶長期處于高載荷、遠距離作業時，輸送帶的張力將一直處于極限狀態，當機體過度疲勞時且皮帶質量不符合生產要求時，會造成輸送帶斷裂的現象；②運輸物超限：部分礦井會有超能力生產的情況發生，使皮帶輸送機的運輸重量超過額定承載量，一旦超過系統所能承受的最大能力，將會導致張力激增，造成了皮帶斷裂、拉斷。③安裝人員作業不規范：輸送機在安裝調校時，需要嚴格按照作業規范要求進行施工，如果安設人員責任心不強或者專業技術不過關，很有可能造成皮帶安設的不規范，從而對皮帶的張緊力調校失準，造成安全隱患。

針對于上述情況，建議企業對皮帶進行定期的檢驗與維護，對技術人員進行嚴格的管控和培訓，加強質量過硬、技術過硬的人員設備。

1.3 機械部件故障

電機異響、燒毀：帶式輸送機啟動時，如果發生電機嗡嗡異響，或是達不到額定轉速，通常是由于電機是三相電只啟動了兩相運行的情況。在電壓不穩定的情況下開機，甚至會引發電機燒毀，引發機電事故。

液力耦合器轉速失準：當驅動電機連接出現問題時，或安裝不正確時，都會發生液力耦合器工作機械達不到額定轉速的情況。

減速機異響、震動或過熱：異響主要是受機器震動的影響，減速機的地腳螺栓會發生松動或軸承齒輪的發生磨損、掉齒而引起的；而當用于減速機的潤滑油不足或發生變質時，會造成機器過熱。

針對上述零部件的故障，建議操作人員每次在帶式輸送機在啟動前，需對膠帶輸送機進行開機檢查，及時發現隱患并進行整改，減少部件故障的發生率。

2 大陽礦皮帶機自動控制系統的設計方案研究

大陽礦主斜井擔負礦井煤炭提升任務，采用DTL100/70/450S 型固定式帶式輸送機進行煤炭的提升。為實時了解大陽礦帶式輸送機使用工況，提高設備安全性，本文通過參考相似礦井的成功經驗，提出在本礦帶式輸送機集中實施監控系統的設計方案。

2.1 控制對象分析

DTL100/70/450S 型固定式帶式輸送機，提升長度約為840m，運輸傾角18°，由主井底煤倉給煤，皮帶機配用電機電壓6kV，功率710kW。使用的皮帶寬1000mm，型號ST2500/1000×(8+7.2+8)，該皮帶輸送機裝設有防跑偏、急停、溫度、煙霧、縱撕、自動灑水、防滑、堆煤、張緊力下降、防逆轉和制動等保護裝置，安裝有KXJ127 礦用隔爆兼本安型帶式輸送機可編程電控裝置。

2.2 地面控制中心

地面控制中心主要由控制臺、工業計算機、顯示屏幕、監視器、電源組成，統一設置在大陽礦機電管理區(隊)，控制計算機，通過工業控制計算機采用IPC（計算機遠程控制）的方式，重點對中央主皮帶輸送機和西翼皮帶輸送機進行監控，完成歷史信息記錄、實時畫面顯示、自動報警燈信息，具體如圖2所示。

圖2 帶式輸送機監控系統結構圖

2.3 畫面顯示與操控

在地面控制中心，通過分屏卡對井下帶式輸送機的工作動態進行實時分屏顯示，統計包括輸送機作業參數的動態值、平均值、曲線等數據內容。

在主操作屏上，主要以鍵盤、觸控、鼠標點擊的方式實現對帶式輸送機開、停、加速、減速等模式的切換。同時支持帶式輸送機運行過程中，對配煤膠帶的機尾進行位移的指揮，目的在于當本煤倉滿倉時，自動切換煤流方向轉到另一煤倉的自動配煤功能，以保證煤炭開采的接續性。

2.4 數據傳輸與修改

監控系統采用光纖收發器進行光電信號之間的轉換工作，實現井上與井下的遠程通信，并在工業計算機系統中建立數據網絡，將運輸監控系統與機電管理部門、甚至全礦計算機網絡聯網，以實現對每條帶式輸送機數據的遠程修改。

3 結束語

礦用帶式輸送機在井下惡劣工作環境中，會發生打滑、跑偏、機械零部件損壞等故障，在對故障發生原因進行分析后發現，對帶式輸送機進行計算機實時監控，可以有效掌握輸運設備的工況。在對大陽煤礦帶式輸送機提出計算機控制系統方案后可以得到以下優勢：

（1）設備使用壽命的延長。對進行輸運系統進行實時監控，可以確保皮帶機更多關鍵的信息被收錄，加以利用計算機進行數據分析，將會更有針對性地對皮帶部件進行維護。

（2）人性化的體現。從滿足操作人員操作便利性的角度來講，整個系統更具有人性化的特點，井下運行工況以畫面的形式展示，使原先難以掌握的工作以一種極其簡便的方式來使監測。

（3）運行成本的降低。運行成本也是自動化監控系統必須考慮的地方，更有針對性地進行設備維護、零部件更換，在無形中降低了各項安全生產事故發生的概率，對企業長治久安起到了積極作用。