關于TSD450型礦用帶式輸送機在線監控系統的應用研究

張 磊

（山西蘭花科技創業股份有限公司唐安煤礦分公司，山西 高平 048400）

引言

帶式輸送機由于其結構緊湊被廣泛應用于煤礦開采行業中，極大地提高了煤礦開采效率，但是其運行強度大，故障發生率高，而其中50%以上的故障都是可以通過提前預判得到事前處理的，因此應采用遠程在線監控系統對帶式輸送機進行實時監控。

遠程在線監控最大的優勢是實現實時對帶式輸送機狀態的識別，在輸送機不停機的情況下，對其運行狀態進行監控，幫助操作人員了解設備狀態并有效預判其常見故障。輸送機的遠程在線監控系統是一門多學科融合的技術，其核心內容是基于對輸送機振動、溫度等信號的監控[1]。

1 輸送機實時監控技術發展現狀

輸送機由于其工作環境惡劣，且常由于檢修不及時常導致設備發生故障，從而對煤礦開采造成嚴重影響。為了避免帶式輸送機出現較惡劣的故障，近年來，我國在輸送機實時監控以及故障診斷的相關技術上取得了較大的進步。故障診斷以及在線監控系統在冶金、電力、礦山等行業中都有廣泛的應用。

目前，長距離帶式輸送機監控系統還存在諸多問題，如系統中每個子系統之間，兼容性問題不好；或者是各系統之間不能實現信息的交互共享。其次是監控系統穩定性問題，輸送機常發生系統中斷等故障。系統監測的精度一直是監控系統重要研究領域，監測數據的不穩定可能造成裝備狀態的誤判而對設備造成損害。監控系統有賴于計算機技術以及通信技術的發展，因此，要想提高監控系統的可靠性就必須改進其電氣設備以及軟件系統[2]。

2 實時監控系統監控對象

監控系統的主要功能是判斷并預測帶式輸送機可能出現的故障，對輸送機進行實時監控，并幫助操作人員識別輸送機常見的故障。監控系統一般通過采集帶式輸送機關鍵位置的振動、聲音信號、視頻信號等，判斷輸送機的故障。下面對帶式輸送機常見故障以及故障識別方法做簡要說明：

1）皮帶跑偏：一般是由偏載荷引起，發生皮帶跑偏時可能會造成輸送機上物料灑落，或者會對皮帶造成損傷。判斷此類故障一般通過監控系統的視頻信息進行判斷，操作人員容易識別。

2）托輥卡滯：一般是由于安裝精度不夠，或者是異物進入了皮帶托輥，或托輥軸承失效，導致托輥卡滯。托輥卡滯的診斷方式是根據監控系統采集托輥的振動信號進行判斷，當托輥故障出現時，振動信號的頻譜會發生較大的變化。

3）皮帶撕裂：常見原因是皮帶上運送的物料對皮帶造成毀壞，皮帶上小的損傷在載荷作用下不斷擴展，從而影響到傳送帶。一般皮帶撕裂的診斷是基于布置于皮帶上的力傳感器，當傳感器的數據異常時應及時對傳送帶進行故障排除[3]。

3 實時監控系統總體結構的設計

帶式輸送機實時監控系統應用計算機、通信技術等系統性的工程技術實現對帶式輸送機的實時監控，該系統的總體設計方案包括地面監控室以及井下輸送機監控兩部分，系統結構如下頁圖1所示[4]。

其中，地面監控室部分主要硬件設備包括監控主機、信息顯示屏、調度控制中心、打印機等設備，主要是操作人員的活動區域，通過監控室內的設備對帶式輸送機的狀態進行監控與控制，同時該監控室還主要負責帶式輸送機監控數據的處理、存儲、分析，以及處理相關故障等。

圖1 輸送機監控系統結構圖

井下監控設備主要由有效通信網絡、中繼器、各種類型的傳感器、攝像機、報警器、電壓變送器等組成，由于帶式輸送機結構長、傳輸距離長，因此需要在不同的位置布置信號中繼器。傳感器主要包括皮帶張力傳感器、溫度傳感器、振動傳感器、堆料傳感器等，負責采集輸送機各個位置狀態的參數信息[5]。

4 實時監控系統的軟硬設計與功能實現

4.1 系統軟件設計

首先是系統操作軟件的設計，與系統硬件設計同樣重要。軟件系統的界面結構設計如圖2所示，主要包含了監控系統的所有重要功能，如實時監控數據查詢、帶式輸送機故障分析、輸送機故障處理等。同時，該操作軟件系統具有使用簡單、方便快捷等優點，對帶式輸送機在線監控系統的應用具有重要意義[6]。

圖2 系統主界面結構設計

該在線監控系統使用了My SQL數據庫，相較于傳統的SQL Server、Oracle數據庫，My SQL數據庫具有執行效率更高、操作簡單等優點，因此基于My SQL構建的后臺數據庫，有利于數據的分析與查詢。

4.2 硬件系統的設計

監控系統的硬件結構設計對保障該系統的可靠性具有重要作用，因此根據項目的實際需求以及該系統的需要，設計搭配各類硬件設備。下面對系統中幾項重要的硬件設備的選型做簡要說明：

1）速度傳感器：選擇德國西門子公司的EPC-03型速度傳感器，該傳感器主要應用于煤礦環境，安裝于皮帶機傳動滾筒之上，可精準采集的滾輪速度。

2）溫度傳感器：選擇BDRTD牌的STD600型溫度傳感器，主要負責采集皮帶以及皮帶滾筒的溫度。

3）皮帶張力傳感器：選擇HS300-HT30型張力傳感器，該型傳感器具有很好的測量精度，同時具有多種通信系統接口。測量結果比較精準，可以判斷出皮帶所處的狀態。

4）變頻器：根據該系統的實際需要，選擇西門子公司的QHT-2050型變頻器，該變頻靠干擾能力強，適用于井下作業環境。

5 系統功能的測試

為了檢驗帶式輸送機在線監控系統的實際功能，了解該系統的綜合性能，對該系統的各項功能進行為期一個月的測試。測試結果顯示，該系統能夠實現各項設計功能，具有對帶式輸送機進行24 h監控以及初級故障診斷及報警功能。如圖3所示，帶式輸送機實時監控系統可及時地反應出傳送帶的應力情況，了解在不同時刻以及運行狀態下的帶式輸送機皮帶張力情況。

圖3 輸送帶張力監測界面

6 結論

借助遠程監控技術設計的帶式輸送機遠程在線監控系統，可實現對帶式輸送機的實時監控，并可根據監測信號對帶式輸送機常見的故障做出預警與報警，經測試，系統各項功能達到設計目標。