帶式輸送機(jī)群智能化管控關(guān)鍵技術(shù)的研究與應(yīng)用

楊志剛，晉紀(jì)巖

冀中能源峰峰集團(tuán)有限公司新屯礦 河北邯鄲 056201

帶式輸送機(jī)是煤礦生產(chǎn)的主要運(yùn)輸設(shè)備，更是耗能大戶，確保其安全、可靠、節(jié)能、高效運(yùn)行，具有重要意義。煤礦運(yùn)輸環(huán)境較為惡劣，治理難度大，維護(hù)量大，事故率高，且能耗損失大、粗放式管理等問(wèn)題突出，因此需要對(duì)帶式輸送機(jī)進(jìn)行動(dòng)態(tài)管控，通過(guò)人為干預(yù)來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗目的。針對(duì)諸多問(wèn)題，開(kāi)發(fā)研究本質(zhì)安全、高效的帶式輸送機(jī)群作為一個(gè)重要議題擺在面前。

1 帶式輸送機(jī)群管控主要問(wèn)題

當(dāng)前，煤礦帶式輸送機(jī)在生產(chǎn)使用中，數(shù)量多、應(yīng)用廣、線路長(zhǎng)，造成了管理難度大、事故多發(fā)的問(wèn)題。特別是因帶式輸送機(jī)保護(hù)較多，水煤、跑偏、斷帶等安全隱患發(fā)生的概率較大，檢修、排查不及時(shí)，極易造成安全事故。

1.1 驅(qū)動(dòng)復(fù)雜，效率低下

帶式輸送機(jī)是煤礦生產(chǎn)的主要運(yùn)輸設(shè)備，目前，峰峰集團(tuán)井下使用的帶式輸送機(jī)多數(shù)是通過(guò)電動(dòng)機(jī)配合減速機(jī)進(jìn)行動(dòng)力傳輸，在減速機(jī)和主驅(qū)動(dòng)滾筒間加裝了液力偶合器等設(shè)施，傳動(dòng)環(huán)節(jié)多，傳動(dòng)效率較低，尤其重載、過(guò)載緊急停車后，很難再次啟動(dòng)。在原煤運(yùn)輸中，帶式輸送機(jī)通常難以達(dá)到滿載運(yùn)行，致使電費(fèi)超標(biāo)，運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)。一般情況下，異步電動(dòng)機(jī)的額定負(fù)載率約為 85%，設(shè)計(jì)時(shí)都按最大的負(fù)載進(jìn)行計(jì)算和選型，效率為 0.5～0.7，造成了極大浪費(fèi)[1]。

1.2 安全隱患制約生產(chǎn)

采掘工作面工作環(huán)境差，成為事故多發(fā)的潛在隱患。帶式輸送機(jī)機(jī)尾滾筒粘煤較多，導(dǎo)致其直徑變大，極易造成輸送帶跑偏；針對(duì)噪聲、輸送帶跑偏、水煤等危害，可采取的有效措施較少；變坡點(diǎn)等受力不均勻段，運(yùn)輸過(guò)程中易發(fā)生掉煤現(xiàn)象；帶式輸送機(jī)滾筒因沾水觸動(dòng)輸送帶打滑保護(hù)，緊急停車后造成淤煤，更甚者帶入漏煤眼或煤倉(cāng)，易發(fā)生涌倉(cāng)而造成人員傷亡事故。

1.3 管控落后，決策反應(yīng)慢

帶式輸送機(jī)群集控管理雖然取得一些進(jìn)步，也能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)、操作功能，但是能為決策提供的數(shù)據(jù)依然很少，因此需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，以便對(duì)生產(chǎn)情況進(jìn)行科學(xué)、高效、安全決策。電動(dòng)機(jī)作為帶式輸送機(jī)群的主要驅(qū)動(dòng)設(shè)施，它的安全運(yùn)轉(zhuǎn)至關(guān)重要。當(dāng)前電動(dòng)機(jī)的數(shù)字化管控普遍存在操作粗放、運(yùn)行不穩(wěn)、故障頻發(fā)等問(wèn)題，成為生產(chǎn)穩(wěn)定、效益提升的掣肘。

基于帶式輸送機(jī)群的技術(shù)現(xiàn)狀和管理水平，急需研究解決的關(guān)鍵技術(shù)[2]有：改用高效節(jié)能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，提高工作效率；開(kāi)發(fā)自適應(yīng)調(diào)速的運(yùn)行模式，實(shí)時(shí)變頻調(diào)速，達(dá)到節(jié)能降耗效果；設(shè)計(jì)自動(dòng)防跑偏裝置，防止輸送帶跑偏的發(fā)生；發(fā)明水煤處理裝置，杜絕水煤現(xiàn)象帶來(lái)的次生事故；設(shè)計(jì)輸送帶防飄壓緊裝置，解決變坡點(diǎn)處掉煤、輸送帶上飄等安全問(wèn)題；基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“云平臺(tái)”數(shù)據(jù)化管控手段。

2 帶式輸送機(jī)群系統(tǒng)管控關(guān)鍵技術(shù)

多數(shù)傳統(tǒng)帶式輸送機(jī)群存在諸多問(wèn)題，而永磁電滾筒帶式輸送機(jī)具有節(jié)能高效、維護(hù)量低的優(yōu)點(diǎn)，因此是理想的代替技術(shù)?；谟来烹姖L筒帶式輸送機(jī)的自適應(yīng)調(diào)速功能，可最大程度地實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。使用帶式輸送機(jī)的自清煤滾筒配合頂?shù)纵斔蛶ё詣?dòng)糾偏裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)尾處自動(dòng)清煤。針對(duì)水煤隱患問(wèn)題，采用水煤處理裝置，通過(guò)感應(yīng)器對(duì)水煤進(jìn)行識(shí)別[3]，通過(guò)噴灑高吸水性樹(shù)脂對(duì)水煤進(jìn)行處理，可徹底解決水煤隱患。設(shè)計(jì)一種變坡點(diǎn)防飄壓緊裝置，可解決變坡點(diǎn)處掉煤、輸送帶上飄等問(wèn)題。最后，基于云平臺(tái)技術(shù)，將數(shù)據(jù)傳輸至云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，能夠?yàn)楣芾碚呖茖W(xué)決策提供智慧方案。

2.1 高效節(jié)能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

帶式輸送機(jī)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)一般采用“電動(dòng)機(jī)+減速器+偶合器”的多環(huán)節(jié)方式，改用永磁電滾筒驅(qū)動(dòng)后，結(jié)構(gòu)將大大優(yōu)化，減少減速機(jī)等設(shè)備，簡(jiǎn)化了傳動(dòng)環(huán)節(jié)，能有效降低傳動(dòng)損耗，提高工作效率[4]。

永磁電滾筒主要由滾筒 (外轉(zhuǎn)子)、定子 (機(jī)軸)、軸承盒、支撐座和接線裝置組成。其中，轉(zhuǎn)子為外置式，依附軸上的旋轉(zhuǎn)軸承連接的端蓋一起旋轉(zhuǎn)。內(nèi)定子由多片硅鋼片相互疊成，與普通電動(dòng)機(jī)的外定子結(jié)構(gòu)相反，其線圈槽鑲嵌在鐵芯圓周的外側(cè)。永磁電滾筒整體結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 永磁電滾筒整體結(jié)構(gòu)Fig.1 Overall structure of permanent magnet electric drum

2.1.1 永磁電滾筒磁路設(shè)計(jì)

基于 EasiMotor 電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)平臺(tái)的磁路完成 200 kW、帶速 3.15 m/s 永磁電滾筒的初步設(shè)計(jì)方案，分析永磁體尺寸、氣隙長(zhǎng)度等重要參數(shù)對(duì)電動(dòng)機(jī)性能的影響，并對(duì)電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化。利用 Ansoft Maxwell 2D 對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行了有限元計(jì)算，分析電動(dòng)機(jī)的空載磁場(chǎng)分布和諧波含量，驗(yàn)證電動(dòng)機(jī)的額定帶載能力，進(jìn)行最大去磁校驗(yàn)[5]。初步選定永磁電滾筒的定、轉(zhuǎn)子極槽配合為 72 槽/60 極。

(1) 定子沖片設(shè)計(jì)

定子齒距

式中：D1為定子外徑，mm；Q1為槽數(shù)。

定子齒寬

式中：bt11為定子內(nèi)齒寬，mm；h01為定子軛部高度，mm；h12為轉(zhuǎn)子軛部寬度，mm；r1為齒端面半徑，mm；bt12為定子外齒寬，mm；hs1為邊部倒角槽高，mm；b1為槽寬度，mm；b01為定子槽寬度，mm；α1為槽距角度，(°)。

定子軛計(jì)算高度

式中：Di1為轉(zhuǎn)子內(nèi)徑，mm。

根據(jù)以上公式計(jì)算，進(jìn)行定子沖片設(shè)計(jì)，如圖2所示。

圖2 定子沖片及槽型Fig.2 Punching plate and slot type of stator

(2) 電動(dòng)機(jī)繞組設(shè)計(jì)

槽型選用圓底槽型。

槽面積

式中：h為槽楔厚度，mm。

槽絕緣面積 (雙層繞組)

式中：Ci為軛部磁路長(zhǎng)度校正系數(shù)；r為極距，mm。槽有效面積

槽滿率

式中：Ns為每槽導(dǎo)體數(shù)；Nt1、Nt2為并繞根數(shù)，Nt1=Nt2；d11、d12為導(dǎo)線裸線直徑，mm，d11=d12；hd為梯形槽厚度，mm；hd1為槽楔占用高度，mm。

由以上公式計(jì)算，進(jìn)行電動(dòng)機(jī)定子線圈設(shè)計(jì)，如圖3 所示。

圖3 定子繞組圖Fig.3 Stator winding diagram

(3) 永磁體選擇

根據(jù)最大磁能時(shí)的永磁體工作特性，以及實(shí)際參與能量轉(zhuǎn)換的氣隙磁場(chǎng)中的有效磁能，永磁體的最佳工作點(diǎn)選在有效磁能最大的點(diǎn)處。

經(jīng)過(guò)核對(duì)電動(dòng)機(jī)具體要求，估算出永磁體的體積，并依據(jù)滾筒外轉(zhuǎn)子尺寸，得出永磁體截面的具體尺寸，外轉(zhuǎn)子磁鋼如圖4 所示。

圖4 外轉(zhuǎn)子磁鋼Fig.4 Magnet steel of outer rotor

(4) 空載反電動(dòng)勢(shì)

空載反電動(dòng)勢(shì)E0是永磁同步電動(dòng)機(jī)非常重要的參數(shù)，E0(V) 由電動(dòng)機(jī)中永磁體產(chǎn)生的空載氣隙基波磁通在電樞繞組中感應(yīng)產(chǎn)生，其計(jì)算公式為

式中：f為工作頻率，Hz；Kdp為繞組因數(shù)；N為電樞繞組每相串聯(lián)匝數(shù)；Φ10為主磁通，T；KΦ為氣隙磁通的波形系數(shù)；bm0為短矩系數(shù)，bm0≈0.60～ 0.85；Br為剩磁密度，T；Am為永磁體提供每極磁通的截面積，mm2；σ0為空載漏磁系數(shù)。

根據(jù)選用磁鋼的剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度、矯頑力以及最大磁能積，以及定子齒部磁密和軛部磁密等，計(jì)算出永磁電滾筒的反電動(dòng)勢(shì)，交、直軸電感，定子直流電阻等基本參數(shù)[6]，如表1 所列。

表1 永磁電滾筒基本參數(shù)Tab.1 Basic parameters of permanent magnet electric drum

綜上所述，永磁電滾筒在各項(xiàng)基礎(chǔ)性能指標(biāo)、結(jié)構(gòu)、可靠性、安全性、節(jié)能、免維護(hù)等方面均體現(xiàn)了優(yōu)異的特性，必將給傳統(tǒng)的傳動(dòng)方式帶來(lái)顛覆式的沖擊。所以，在工礦企業(yè)推廣和使用永磁電滾筒直驅(qū)方式是積極響應(yīng)國(guó)家關(guān)于節(jié)能減排、環(huán)保清潔政策，實(shí)現(xiàn)“以人為本”的企業(yè)管理人文理念，提高企業(yè)形象的主要選擇之一。

2.2 帶式輸送機(jī)群“依載調(diào)速”節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)

帶式輸送機(jī)群運(yùn)輸線路長(zhǎng)，對(duì)輸送帶的磨損較大，整個(gè)運(yùn)輸系統(tǒng)負(fù)載容量約占整個(gè)礦井的 30%，且普遍配備冗余功率容量達(dá) 20%。針對(duì)這一問(wèn)題，根據(jù)輸送帶上煤量對(duì)輸送帶進(jìn)行實(shí)時(shí)變頻調(diào)速，實(shí)施節(jié)能改造[7]。

運(yùn)用基于圖像處理的煤量計(jì)量方法得到煤量；根據(jù) RBF 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立帶式輸送機(jī)耗能模型；通過(guò)粒子群算法對(duì)耗能模型進(jìn)行最佳優(yōu)化，從而得到煤量與帶速的相互關(guān)系以及正常狀態(tài)下的電流；分析煤量與帶速、電流之間的節(jié)能匹配關(guān)系，得到最優(yōu)運(yùn)行速度及工作電流；將速度與電流傳輸給永磁電滾筒變頻器，在工作電流正常的前提下，對(duì)帶式輸送機(jī)的速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)調(diào)速。自適應(yīng)調(diào)速流程如圖5所示。

圖5 自適應(yīng)調(diào)速流程Fig.5 Flow of adaptive speed control

采用永磁電滾筒直驅(qū)進(jìn)行動(dòng)力輸入，經(jīng)測(cè)量可知：空載時(shí)，能耗變化很大，一般達(dá)到 63%；輕載時(shí)，能耗較低，一般在 25%；重載時(shí)，能耗為32.65%[8]。所以，采用永磁電滾筒直驅(qū)，帶式輸送機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)“重載高速，輕載低速，無(wú)載停車”的功能，不用人為干預(yù)，根據(jù)工作環(huán)境自動(dòng)調(diào)整速度，最終達(dá)到節(jié)能的目標(biāo)。

2.3 帶式輸送機(jī)防跑偏關(guān)鍵技術(shù)

礦井帶式輸送機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，煤泥黏附在滾筒上，造成滾筒內(nèi)壁呈不均勻形狀，誘發(fā)帶式輸送機(jī)跑偏等事故。輸送帶跑偏后會(huì)造成輸送帶與機(jī)架、托輥支架相互摩擦，加快輸送帶磨損、老化。尤其新屯礦的原煤帶式輸送機(jī)運(yùn)輸線路長(zhǎng)，運(yùn)輸量大，輸送帶經(jīng)常會(huì)發(fā)生跑偏現(xiàn)象，存在較大的安全隱患[9]。采用模塊式頂?shù)纵斔蛶ё詣?dòng)調(diào)偏裝置，配合使用自清理滾筒達(dá)到徹底根治跑偏頑疾的目的。

2.3.1 模塊式頂?shù)纵斔蛶ё詣?dòng)調(diào)偏裝置

模塊式頂?shù)纵斔蛶ё詣?dòng)調(diào)偏裝置是以解決帶式輸送機(jī)跑偏問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)糾偏為目的進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究應(yīng)用的一種新裝置，主要安裝在帶式輸送機(jī)中段輸送帶內(nèi)，采用模塊式設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)中上段輸送帶糾偏的功能。該裝置由 3 種型號(hào)槽鋼焊制的框架，和用扁鐵、托輥、串輥、防跑偏輥等制作的聯(lián)動(dòng)關(guān)節(jié)組裝成型，與帶式輸送機(jī)架尺寸相同，便于對(duì)接、安裝，結(jié)構(gòu)如圖6 所示。

圖6 自動(dòng)調(diào)偏裝置結(jié)構(gòu)Fig.6 Structure of automatic deviation-adjusting device

模塊式頂?shù)纵斔蛶ё詣?dòng)調(diào)偏裝置上部采用轉(zhuǎn)動(dòng)萬(wàn)向桿，將輸送帶串輥及調(diào)偏輥安裝在桿架上，用萬(wàn)向轉(zhuǎn)動(dòng)桿與架子固定。此結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)上輸送帶隨輸送帶跑偏時(shí)架子自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而確保輸送帶始終在中線運(yùn)動(dòng)。頂跑偏器創(chuàng)新采用雙中間軸、雙連桿和立輥三部分互動(dòng)調(diào)控平衡，使跑偏輸送帶觸碰調(diào)節(jié)器后自動(dòng)緩沖返回，實(shí)現(xiàn)調(diào)正復(fù)位目的。底輸送帶調(diào)偏器由萬(wàn)向軸、立輥、平輥和可調(diào)連桿組成，能有效調(diào)控底輸送帶平衡。下部采用直輥、調(diào)偏立輥框架式結(jié)構(gòu)，在主架兩端分別通過(guò)活動(dòng)桿與機(jī)架連接，實(shí)現(xiàn)底輸送帶隨輸送帶跑偏而自動(dòng)糾偏的功能。設(shè)計(jì)時(shí)采用標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式，便于安裝、對(duì)接。當(dāng)頂、底輸送帶跑偏時(shí)，上、下部架子會(huì)隨輸送帶的中心線變動(dòng)而變動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了主架不動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)部分隨輸送帶跑偏而轉(zhuǎn)動(dòng)。該裝置無(wú)需動(dòng)力源，且構(gòu)造簡(jiǎn)單、穩(wěn)定可靠，能夠有效解決輸送帶跑偏問(wèn)題。

2.3.2 自清理滾筒跑偏關(guān)鍵技術(shù)

為解決在煤炭運(yùn)輸過(guò)程中，煤泥黏附在滾筒上，誘發(fā)跑偏事故的問(wèn)題，研發(fā)設(shè)計(jì)了機(jī)尾螺旋自清理滾筒裝置[10]。該滾筒主要應(yīng)用在機(jī)尾，起到機(jī)尾輸送帶跑偏的調(diào)控作用。

機(jī)尾螺旋滾筒結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單，外部為鋼帶螺旋狀固定在滾筒上，同時(shí)配合內(nèi)部錐體結(jié)構(gòu)，便于自動(dòng)清理殘留粘煤。清煤滾筒的外形利用現(xiàn)有的DSJ80/35/2×200 帶式輸送機(jī)滾筒、軸承座，不改變基本尺寸，確保其互換性。新型自清煤滾筒由軸承座、左右螺旋筒皮、螺旋葉片、軸、輪轂及內(nèi)部鋼板焊接而成。外部結(jié)構(gòu)為鋼帶，螺旋纏繞固定在筒體上，以便于清理粘煤；內(nèi)部結(jié)構(gòu)采用鋼板焊接成錐體，并焊接帶有方向的螺旋葉片。通過(guò)外部螺旋以及內(nèi)部錐體葉片的分離功能，將殘煤自動(dòng)旋出。自清理滾筒結(jié)構(gòu)如圖7 所示。

圖7 自清理滾筒結(jié)構(gòu)Fig.7 Strucbure of self-cleaning drum

螺旋式自清煤滾筒裝置在進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn)以來(lái)，能起到自動(dòng)清掃機(jī)尾滾筒活煤、浮煤的作用，機(jī)尾不粘煤，且輸送帶不跑偏。

2.4 “水煤”固化關(guān)鍵技術(shù)

水煤進(jìn)入運(yùn)輸系統(tǒng)，常常會(huì)導(dǎo)致運(yùn)輸系統(tǒng)出現(xiàn)拉運(yùn)困難，輸送帶跑偏現(xiàn)象。尤其在有坡度的斜巷段和底彎路段，還會(huì)造成淤煤，需要投入大量人力進(jìn)行清煤工作。

水煤處理裝置是通過(guò)噴灑一種高分子吸水性樹(shù)脂來(lái)達(dá)到處理水煤的目的。高分子吸水性樹(shù)脂具有高吸水率，能吸收自身質(zhì)量數(shù)百倍的水離子，吸水速率高，每克吸水性樹(shù)脂可以在短時(shí)間內(nèi)吸收百克水離子，并且安全、無(wú)毒、無(wú)刺激，能夠有效地對(duì)輸送帶上的水煤進(jìn)行處理，營(yíng)造安全高效的環(huán)境。

水煤識(shí)別裝置硬件系統(tǒng)由水煤識(shí)別模塊、數(shù)字信號(hào)處理單元組成。水煤識(shí)別模塊由微波信號(hào)源、定向耦合器、隔離器、微波接收檢測(cè)電路等組成。微波信號(hào)源加電后產(chǎn)生固定射頻信號(hào)，所產(chǎn)生的射頻信號(hào)經(jīng)定向耦合、隔離，由發(fā)射器發(fā)射。發(fā)射器傳出的射頻信號(hào)經(jīng)過(guò)被測(cè)物體后被接收器接收，再送入微波接收檢測(cè)電路，信號(hào)經(jīng)接收模塊放大后檢波處理，送入數(shù)字信號(hào)處理單元[11]。接收器將接收到的功率信號(hào)放大、轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)輸出，數(shù)字信號(hào)處理單元通過(guò)采集該信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)含水率的計(jì)算處理。數(shù)字信號(hào)處理單元主要由 A/D 電路、數(shù)字開(kāi)關(guān)量輸出電路、復(fù)位電路、通信電路、PWM 調(diào)節(jié)電路、D/A 電路、RAM、液晶顯示構(gòu)成，其中 A/D 電路用于接收模塊的電平輸出信號(hào)；D/A 電路采用 SPI 串行接口芯片將內(nèi)部數(shù)字量用 PWM 脈沖輸出，外部用高階濾波器濾波后得到直流輸出，用于報(bào)警器和水煤處理單元的控制。當(dāng)原煤含水率達(dá)到水煤狀態(tài)的判定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，遠(yuǎn)控電磁閥的開(kāi)關(guān)打開(kāi)，對(duì)原煤噴灑高分子吸水性樹(shù)脂，進(jìn)行水煤固化。

根據(jù)噴灑材料設(shè)計(jì)水煤處理裝置，結(jié)構(gòu)如圖8 所示。該裝置主要由識(shí)別裝置、控制器、電磁閥、儲(chǔ)存裝置、出料口等組成。當(dāng)水煤出現(xiàn)在帶式輸送機(jī)上時(shí)，水煤識(shí)別裝置進(jìn)行識(shí)別并發(fā)出預(yù)警信號(hào)。噴灑裝置延時(shí)對(duì)水煤段輸送帶進(jìn)行噴灑，水煤與吸水性樹(shù)脂發(fā)生反應(yīng)后形成膏狀物體，達(dá)到固化效果，從而實(shí)現(xiàn)安全、高效運(yùn)輸。

圖8 水煤處理裝置結(jié)構(gòu)Fig.8 Structure of water coal treatment device

2.5 變坡點(diǎn)防飄壓緊裝置關(guān)鍵技術(shù)

受地質(zhì)條件等因素影響，煤礦采掘巷道經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)同一巷道段存在不同坡度的情況。當(dāng)輸送帶長(zhǎng)距離運(yùn)輸，帶速較高或輸送帶經(jīng)過(guò)坡度較大的地段時(shí)，容易發(fā)生輸送帶重心偏離支架中心、輸送帶飄起等現(xiàn)象，導(dǎo)致所運(yùn)煤炭大量撒落在巷道內(nèi)。因此，必須對(duì)輸送帶加強(qiáng)監(jiān)管，改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)，徹底解決帶式輸送機(jī)在變坡點(diǎn)處掉煤、輸送帶上飄等安全問(wèn)題。

帶式輸送機(jī)防飄壓緊裝置如圖9 所示。該裝置主要由門框固定機(jī)構(gòu)、壓輸送帶輪、彈簧支撐件、可調(diào)高寬式門框裝置等部件組成。門框裝置用槽鋼制作，上部?jī)蓚?cè)各開(kāi)設(shè)直徑 20 mm 的長(zhǎng)圓形孔，根據(jù)帶式輸送機(jī)型號(hào)可調(diào)整高度、寬度，再重新固定螺栓，能夠?qū)崿F(xiàn)多機(jī)型應(yīng)用。門框上部焊有兩個(gè)固定環(huán)，便于彈簧的連接與安裝。彈簧與壓輸送帶輪連桿進(jìn)行固定，便于彈簧與壓繩輪間形成杠桿作用力。特制 U 形卡子將門框固定在帶式輸送機(jī)架上，槽鋼底部?jī)蛇吅赣袃蓚€(gè)耳朵用來(lái)固定跑偏裝置。膠帶邊緣兩側(cè)各安裝一個(gè)壓輸送帶輪，通過(guò)杠桿與彈簧等部件在門框上連接。

圖9 帶式輸送機(jī)防飄壓緊裝置Fig.9 Anti-drift and pressing device of belt conveyor

帶式輸送機(jī)防飄壓緊裝置，實(shí)現(xiàn)了壓輸送帶輪上、下動(dòng)態(tài)化運(yùn)動(dòng)模式。運(yùn)行過(guò)程中，壓繩輪裝置兩側(cè)各自重 196 N，輸送帶上升力超過(guò)此重力后，輸送帶將上移頂動(dòng)過(guò)壓繩輪、杠桿，防止輸送帶被損壞。若一側(cè)低于 196 N，壓繩輪將輸送帶壓緊，輸送帶不會(huì)發(fā)生上飄問(wèn)題。彈簧的作用是保證上飄距離在一定的控制范圍內(nèi)，防止輸送帶過(guò)度上飄造成不安全運(yùn)行的問(wèn)題。通過(guò)運(yùn)行來(lái)看，安裝帶式輸送機(jī)防飄壓緊裝置后，輸送帶不上飄，變坡點(diǎn)不落煤，保證了特殊巷道原煤運(yùn)輸?shù)陌踩?/p>

帶式輸送機(jī)防飄壓緊裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定可靠，有效地解決了變坡點(diǎn)輸送帶運(yùn)輸問(wèn)題，徹底解決了帶式輸送機(jī)在變坡點(diǎn)掉煤及輸送帶上飄問(wèn)題，確保帶式輸送機(jī)的安全運(yùn)行。

2.6 “云平臺(tái)”數(shù)據(jù)化管控技術(shù)

目前帶式輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行普遍存在操作粗放、運(yùn)行不穩(wěn)、故障頻發(fā)等問(wèn)題，成為生產(chǎn)穩(wěn)定、效益提升的掣肘。基于最新互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)，打造了電動(dòng)機(jī)云平臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)。該系統(tǒng)由信息采集系統(tǒng)、電動(dòng)機(jī)云大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)、應(yīng)用軟件系統(tǒng)組成[12]，每天會(huì)采集大量專用數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)分析，達(dá)到能效提升的閉環(huán)管理目的。

電動(dòng)機(jī)云系統(tǒng)通過(guò)秒級(jí)的電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)采集與設(shè)備模型計(jì)算，將看得懂、有價(jià)值的數(shù)據(jù)以便捷的方式呈現(xiàn)給企業(yè)從一線人員到領(lǐng)導(dǎo)等不同使用者，以便于不同管理人員使用、決策。設(shè)備管理領(lǐng)導(dǎo)具有對(duì)每臺(tái)設(shè)備進(jìn)行健康狀態(tài)評(píng)價(jià)的權(quán)限，包含帶式輸送機(jī)的過(guò)載、過(guò)流、溫度、震動(dòng)、每小時(shí)啟動(dòng)次數(shù)等常見(jiàn)指標(biāo)。根據(jù)權(quán)限的不同，可直接查看問(wèn)題電動(dòng)機(jī)扣分詳情、超標(biāo)發(fā)生時(shí)間以及發(fā)生時(shí)的數(shù)據(jù)曲線。電動(dòng)機(jī)云系統(tǒng)的能效與負(fù)載分析，可制定最大的節(jié)能降耗方案供相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)使用。帶式輸送機(jī)管理人員實(shí)時(shí)獲知報(bào)警信息，具體有報(bào)警設(shè)備、時(shí)間以及故障內(nèi)容等。管理人員能夠針對(duì)故障電動(dòng)機(jī)的具體問(wèn)題，結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷。該系統(tǒng)還可以為維修人員提供多數(shù)據(jù)分析，提高處理事故的工作效率。

3 結(jié)語(yǔ)

采用永磁電滾筒直驅(qū)方式，空載、重載情況下能耗明顯降低，尤其空載效果更佳。通過(guò)現(xiàn)有變頻調(diào)速控制裝置，節(jié)能環(huán)境下可自動(dòng)調(diào)整速度，節(jié)能達(dá)到10%～35%。防跑偏裝置、“水煤”固化、變坡點(diǎn)壓緊裝置關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用，從根本上杜絕了事故隱患。另外，通過(guò)使用云系統(tǒng)分析數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)智能化管理，大幅降低設(shè)備故障率，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。帶式輸送機(jī)群智能管控關(guān)鍵技術(shù)主要解決當(dāng)前管理存在著的運(yùn)輸效率低、事故頻發(fā)、運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)等問(wèn)題，能夠真正實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)的安全、高效、綠色運(yùn)行。