郭耘廷　張寶寧

【摘要】煤炭是地球上蘊(yùn)藏量最豐富、分布范圍最廣的化石燃料因此煤礦的開采作業(yè)就顯得十分的關(guān)鍵。在采煤作業(yè)過程中，破碎物料是重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)，降低該環(huán)節(jié)破碎設(shè)備購買與維修投入對煤炭生產(chǎn)效率的提高意義重大。破碎作業(yè)生產(chǎn)中，破碎機(jī)作為破碎站的主要部件，損壞頻率高，維護(hù)成本大，維修過程中占用大量人力物力資源。神華寶日希勒能源有限公司露天煤礦位于內(nèi)蒙古呼倫貝爾市陳旗境內(nèi)，所產(chǎn)煤種為褐煤。露天礦煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，煤層中間會存在煤矸石，一些煤矸石中含有鐵結(jié)核。鐵結(jié)核質(zhì)地堅(jiān)硬難免會對電鏟、裝載機(jī)等采煤設(shè)備造成損害，導(dǎo)致一些脫落的設(shè)備配件混入礦物中送到輥式破碎機(jī)中破碎。這些以鐵器為主的脫落設(shè)備配件會不同程度地造成破碎機(jī)發(fā)生故障。

【關(guān)鍵詞】煤炭破碎站鐵器損壞

因此一旦破碎機(jī)因鐵器掉入引起故障，則必須停機(jī)檢修，將鐵器取出，這將耗費(fèi)大量人力物力，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率，如果處理不及時(shí)甚至造成生產(chǎn)事故。因此必須尋找解決方案，采取相應(yīng)措施以防止此類事件發(fā)生。

一．國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

（一）國外研究現(xiàn)狀：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，金屬探測器在工作性能及檢測精度上都有很大的提高。國外金屬探測器種類繁多，有適用于多種應(yīng)用場合的通用型金屬探測器，也有針對某個(gè)專業(yè)領(lǐng)域或特有應(yīng)用場景所設(shè)計(jì)的專業(yè)型金屬探測器，如有適用于潮濕海灘的地下金屬探測器，也有適用一般陸地、山地的地下金屬探測器，針對水面下的有水下金屬探測器。國外金屬探測器整體性能比較優(yōu)良，測量精度高，實(shí)時(shí)性好，抗干擾能力比較強(qiáng)，可根據(jù)不同的檢測環(huán)境調(diào)整相關(guān)檢測參數(shù)，如靈敏度，但是一般價(jià)錢昂貴，很多人承受不起。

（二）國內(nèi)研究現(xiàn)狀：電渦流檢測理論在我國的研究起步比較晚，近年來，我國已在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和三維缺陷的阻抗圖的研究領(lǐng)域取得了很大的進(jìn)步，與發(fā)達(dá)國家的研究水平相接近，促進(jìn)了渦流檢測理論在我國的發(fā)展。國內(nèi)金屬探測器的研究和開發(fā)更多的集中在安全領(lǐng)域，大多數(shù)的探測器的質(zhì)量達(dá)不到要求，所以得不到相關(guān)的認(rèn)證，因此外資品牌占據(jù)了80%的國內(nèi)市場份額，民用航空市場也一直在使用國外品牌的金屬探測器。由于國內(nèi)對其的研究起步較晚，又受到信息匱乏的限制，技術(shù)相對不成熟，所以在國內(nèi)金屬探測器一般還是以從國外引入為主。

二．研究內(nèi)容及目標(biāo)

（一）研究內(nèi)容：詳細(xì)了解電磁場原理、渦流傳感器的工作原理，分析金屬物體對探測接收線圈阻抗的影響；根據(jù)檢測系統(tǒng)的工作環(huán)境和技術(shù)要求，確定此次檢測系統(tǒng)的方案和技術(shù)路線；硬件設(shè)計(jì)包括檢測系統(tǒng)的發(fā)射線圈電路，接收線圈電路；采集信號的采集卡以及信號的調(diào)理模塊、處理器模塊、電源模塊，確定各設(shè)備的參數(shù)和型號，完成相對應(yīng)的硬件選型；軟件設(shè)計(jì)則需要借助Labview，通過編程進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲及控制；通過人機(jī)交互設(shè)備，通過系統(tǒng)所具有的報(bào)警功能，給操作人員提示采取停機(jī)工作；在實(shí)驗(yàn)室搭建實(shí)驗(yàn)環(huán)境，完成相關(guān)功能的調(diào)試工作，完善該檢測系統(tǒng)功能；結(jié)合現(xiàn)場的工作環(huán)境，選擇金屬探測裝置最合適的安裝位置，并設(shè)計(jì)合理的安裝與布線方案。

（二）研究目標(biāo)

（1）確定該工作方案的可行性；

（2）在實(shí)驗(yàn)室完成調(diào)試工作

（3）采購相關(guān)的設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場安裝布線和調(diào)試工作

三．實(shí)驗(yàn)方案選擇

本課題采用基于電磁感應(yīng)原理的方式對煤中的鐵雜質(zhì)進(jìn)行檢測，其主要方式有以下兩種：折射法和反射法。 由于金屬探測器在日常生活、安全檢查、礦下金屬探測方面已經(jīng)日益廣泛，技術(shù)也比較成熟。故而根據(jù)其結(jié)構(gòu)方式和原理，本課題采用線圈同軸共面（反射法）進(jìn)行鐵器檢測。即是發(fā)射端采用通有高頻交變磁場的圓形銅線圈，線圈匝數(shù)一定，磁場變化率一定，接收端的傳感器也采用一定匝數(shù)的圓形銅線圈組成。讓兩組線圈處于同一軸線并且在同一平面，再用各種不同外圈直徑尺寸大小的鐵塊在磁場內(nèi)做切割磁感線運(yùn)動，觀察接收線圈的輸出信號變化量。

反射式鐵器檢測的基本原理和感應(yīng)式金屬檢測器原理大致相同，都是基于電磁感應(yīng)原理和渦流效應(yīng)。反射式鐵器檢測系統(tǒng)主要由兩個(gè)線圈組成，一個(gè)為初級線圈（發(fā)射線圈），另一個(gè)為次級線圈（接收線圈）由法拉第電磁感應(yīng)定律我們知道，把一根金屬導(dǎo)體或者閉合線圈放置在一個(gè)恒定的或者是交變的磁場中，就會在金屬導(dǎo)體或者閉合線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感生電流，如果這個(gè)金屬導(dǎo)體做切割磁感線的運(yùn)動，就會在金屬導(dǎo)體中產(chǎn)生動生電動勢和動生電流，該動生電流值或者感生電流值在金屬表面產(chǎn)生一個(gè)如水流般的漩渦，即為渦流效應(yīng)。渦流效應(yīng)產(chǎn)生的二次磁場大小會對原磁場的磁場強(qiáng)度產(chǎn)生抑制作用。

通過現(xiàn)場調(diào)研，將鐵器探測裝置伸出固定在三層工作平臺上，該位置位于和板式給料機(jī)平行的地方，即是對著煤的位置。板式給料機(jī)速度較慢，這樣鐵器探測裝置可以在固定且穩(wěn)定的區(qū)域內(nèi)檢測鐵器，大大增加了檢測的精準(zhǔn)度。

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作者簡介：郭耘廷（1994—），男，漢族，吉林省遼源市，碩士研究生，中國礦業(yè)大學(xué)（北京），研究方向：現(xiàn)代傳感技術(shù)及智能化儀器