礦用帶式輸送機常見故障分析及預警系統的設計研究

姚艷明

（晉能控股煤業集團王村煤業公司， 山西 大同 037049）

1 帶式輸送機應用概況

在開采礦產資源期間，礦用帶式輸送機是最主要的龐大的傳輸物體的機械設備。較強的承載力、較遠的運輸距離是礦用帶式輸送機的優點，其適用于規模比較大的礦產開采。國內有豐富的礦產資源的省（自治區）有山西、內蒙古等，采用礦用帶式輸送機具有十分重要的意義。目前，我國煤礦常用的機械，包括DC 帶式傳送機、TD75 帶式傳送機、DTS 固定帶式傳送機等[1-5]。圖1 就是某型號的礦用帶式輸送機裝置結構圖。

圖1 礦用帶式輸送機裝置結構

目前，帶式輸送機被廣泛應用于煤礦企業的開采中，但是由于開采中存在的問題及發生故障的次數比較多，包括構件損壞、電力故障、結構故障等，對其正常運行造成一定影響。傳統的處理方法是發現即處理，導致處理故障效率不高。隨著科技迅速發展，將故障預警系統應用于帶式輸送機中，能夠檢測與提早預警其故障，不僅有助于及時處理帶式輸送機中所存在的故障，而且提高了礦用帶式輸送機的工作效率，就礦產企業開采來說意義非常重大。

2 設計礦用帶式輸送機預警系統

2.1 設計預警系統整體結構

設計預警系統，第一步就是設計整個系統的模塊，經過設計整體模塊，能夠確保其設計的合理性。當設計預警系統時，按照功能的具體條件，把設計系統分成了兩部分，分別是沿線設備模塊與主控模塊，兩部分對應的功能是采集信號的功能與預警功能。圖2 即為礦用帶式輸送機預警系統的整體結構圖。

圖2 礦用帶式輸送機預警系統整體框架

第一，在預警系統中，最主要的主控裝置模塊就是系統主控模塊，其模塊是預警系統的核心，能夠發布工作命令，能夠控制系統的整個工作，使系統運行的效率得到保障。在該模塊內，其最重要的裝置就是PLC 處理器，其PLC 處理器的作用就是控制。而且該模塊能夠發送使監控上位機工作的命令。沿線設備控制模塊、I/O 接口模塊、預警模塊等還構成了該模塊。

第二，在該模塊的工作模塊中，最主要的就是沿線設備控制模塊。沿線設備控制模塊主要的作用是控制其的操作，主要的功能有機尾下位機、急停閉鎖開關、多功能語音電話功能等，采集信號數據的功能也略有涉及，將會影響以后的系統工作的運轉。當系統中全部模塊都運行時，系統的整體結構模塊會連接沿線設備模塊，為實施工作得到了保障。

2.2 設計礦用帶式輸送機預警系統功能模塊

1）采集數據的功能：如有要檢測與排查存在于礦用帶式輸送機中的故障，那么就需要采集所有有關的數據的效果。當系統工作運行時，經過設計其采集終端，能夠完成設計采集數據的功能。

2）系統的控制功能：當對系統進行設計時，要按照系統中存在的故障能夠控制礦用帶式輸送機的整個系統，能夠使礦用帶式輸送機更加有效、更加安全的工作。比方說，當對系統進行設計時，急停閉鎖開關模塊被系統的前面設備所選取，那么整個系統的運行情況均為緊急控制，進而提高了系統運行的效率。

3）通信功能：當系統運行時，PLC 處理器必須要與它的上位機或別的主控裝置應保持可靠的數據通訊，進而高質量的運行數據系統。比方說，當系統運行時，其通信模塊即為RS485 總線，能夠可靠通信系統所發送的指令。

4）報警警示功能：當有故障出現在運輸機中時，能夠進行報警，當設計報警系統時，主要包括語音報警模塊與指示報警系統。

5）保護功能模塊：當設計保護功能時，主要有的保護功能是漏電保護功能、斷相保護功能、過流保護功能，使保護工作在礦用帶式輸送機運行時得到提升，就系統的運行而言，有十分重大的意義。

2.3 預警系統的硬件設計

1）在礦用帶式輸送機預警系統中，PLC 系統是最中樞裝置，能夠做到中樞控制功能。57-30 就是此次設計所選取的。以下就是可編程邏輯控制裝置所擁有的優點，包括較強的抗干擾能力、較好的控制效果、多樣的通訊方式和較大的空間用于施工。

2）在采集系統故障的裝置中，最主要的就是傳感器模塊。當對其進行設計時，主要是關于傳送對以下的數據進行采集的，包括環境的煙霧值、跑偏、電流、撕裂、振動故障、張力與超速等，可以使采集系統數據的效率得到提升。KGW200H 型礦用溫度變送器的使用，能夠實時監測滾筒的溫度；GSC6-SC 安全型轉速傳感裝置的使用，能夠采集系統在運行時所產生的速度故障；WBI414S43 型電力數據采集裝置的選用，能夠監控系統在運行時的電流；GQQ0.1本質安全型煙霧傳感裝置的選用，當工作運行時，能夠做出反應的時間應該小于30 s，感應煙霧的功能效果比較好，能夠推動系統分析煙霧。

2.4 預警系統的軟件設計

圖3 即為系統工作運行流程圖。從圖3 中可以看出，以下功能構成了預警系統軟件，包括系統啟動功能、故障排查功能、故障報警功能。其功能對應的作用是，系統啟動功能能夠確保在系統運行時，能夠實現工作的開啟，給系統工作的運行提供幫助。故障排查功能的作用是經過設計此功能，能夠確保排查在預警工作時產生的故障。故障報警功能的作用是選取傳感器來采集系統中的有關數據，而且要對其數據進行分析，在結束分析之后，就要把信息反饋給抱閘電機、驅動電機及張緊電機，使報警功能得以實現。

3 應用效果分析

整個帶式輸送機預警系統的設計能夠從設計下面幾個功能來實現，如功能設計、軟件設計、硬件設計、框架設計。選取試驗平臺來檢測系統工作的功能，能夠確保設計的帶式輸送機預警系統具有合理性。當實施試驗與分析時，關于分析使用帶式輸送機預警系統監控的合理性，包含斷裂系統監測、電機溫度測量分析、跑偏值監測、滾筒溫度測量分析、運行速度監測、電流監測、煙霧狀態監測。經過合理監測預警系統的運行情況，帶式輸送機預警系統所監控的工作狀況不錯，而且能夠監控正在運行的系統中的所有參數數據，如表1 所示。當在對系統進行測評時，故障試驗被設置在了帶式輸送機，并實施故障試驗的是傳送速度與電機，故障報警功能可以通過帶式輸送機預警系統監控來實現，那就說明使用的預警系統設計功能具有合理性。

表1 帶式輸送機預警系統監控參數（監控上位機數據查詢表）

4 結語

本文設計的帶式輸送機故障預警系統，是以傳感器模塊與PLC 控制模塊為基礎的。經過對其功能模塊以及軟、硬件的設計，并進行了試驗檢測，可以明確該預警系統是在安全正常運行，有助于該系統的推行。