張 磊

（山西蘭花科技創(chuàng)業(yè)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(jī)由于其結(jié)構(gòu)緊湊被廣泛應(yīng)用于煤礦開采行業(yè)中，極大地提高了煤礦開采效率，但是其運(yùn)行強(qiáng)度大，故障發(fā)生率高，而其中50%以上的故障都是可以通過提前預(yù)判得到事前處理的，因此應(yīng)采用遠(yuǎn)程在線監(jiān)控系統(tǒng)對帶式輸送機(jī)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控。

遠(yuǎn)程在線監(jiān)控最大的優(yōu)勢是實(shí)現(xiàn)實(shí)時對帶式輸送機(jī)狀態(tài)的識別，在輸送機(jī)不停機(jī)的情況下，對其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，幫助操作人員了解設(shè)備狀態(tài)并有效預(yù)判其常見故障。輸送機(jī)的遠(yuǎn)程在線監(jiān)控系統(tǒng)是一門多學(xué)科融合的技術(shù)，其核心內(nèi)容是基于對輸送機(jī)振動、溫度等信號的監(jiān)控[1]。

1 輸送機(jī)實(shí)時監(jiān)控技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

輸送機(jī)由于其工作環(huán)境惡劣，且常由于檢修不及時常導(dǎo)致設(shè)備發(fā)生故障，從而對煤礦開采造成嚴(yán)重影響。為了避免帶式輸送機(jī)出現(xiàn)較惡劣的故障，近年來，我國在輸送機(jī)實(shí)時監(jiān)控以及故障診斷的相關(guān)技術(shù)上取得了較大的進(jìn)步。故障診斷以及在線監(jiān)控系統(tǒng)在冶金、電力、礦山等行業(yè)中都有廣泛的應(yīng)用。

目前，長距離帶式輸送機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)還存在諸多問題，如系統(tǒng)中每個子系統(tǒng)之間，兼容性問題不好；或者是各系統(tǒng)之間不能實(shí)現(xiàn)信息的交互共享。其次是監(jiān)控系統(tǒng)穩(wěn)定性問題，輸送機(jī)常發(fā)生系統(tǒng)中斷等故障。系統(tǒng)監(jiān)測的精度一直是監(jiān)控系統(tǒng)重要研究領(lǐng)域，監(jiān)測數(shù)據(jù)的不穩(wěn)定可能造成裝備狀態(tài)的誤判而對設(shè)備造成損害。監(jiān)控系統(tǒng)有賴于計算機(jī)技術(shù)以及通信技術(shù)的發(fā)展，因此，要想提高監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性就必須改進(jìn)其電氣設(shè)備以及軟件系統(tǒng)[2]。

2 實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控對象

監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能是判斷并預(yù)測帶式輸送機(jī)可能出現(xiàn)的故障，對輸送機(jī)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，并幫助操作人員識別輸送機(jī)常見的故障。監(jiān)控系統(tǒng)一般通過采集帶式輸送機(jī)關(guān)鍵位置的振動、聲音信號、視頻信號等，判斷輸送機(jī)的故障。下面對帶式輸送機(jī)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(fā)生皮帶跑偏時可能會造成輸送機(jī)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(jiān)控系統(tǒng)的視頻信息進(jìn)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(jìn)入了皮帶托輥，或托輥軸承失效，導(dǎo)致托輥卡滯。托輥卡滯的診斷方式是根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)采集托輥的振動信號進(jìn)行判斷，當(dāng)托輥故障出現(xiàn)時，振動信號的頻譜會發(fā)生較大的變化。

3）皮帶撕裂：常見原因是皮帶上運(yùn)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(kuò)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(dāng)傳感器的數(shù)據(jù)異常時應(yīng)及時對傳送帶進(jìn)行故障排除[3]。

3 實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計

帶式輸送機(jī)實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用計算機(jī)、通信技術(shù)等系統(tǒng)性的工程技術(shù)實(shí)現(xiàn)對帶式輸送機(jī)的實(shí)時監(jiān)控，該系統(tǒng)的總體設(shè)計方案包括地面監(jiān)控室以及井下輸送機(jī)監(jiān)控兩部分，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下頁圖1所示[4]。

其中，地面監(jiān)控室部分主要硬件設(shè)備包括監(jiān)控主機(jī)、信息顯示屏、調(diào)度控制中心、打印機(jī)等設(shè)備，主要是操作人員的活動區(qū)域，通過監(jiān)控室內(nèi)的設(shè)備對帶式輸送機(jī)的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控與控制，同時該監(jiān)控室還主要負(fù)責(zé)帶式輸送機(jī)監(jiān)控數(shù)據(jù)的處理、存儲、分析，以及處理相關(guān)故障等。

圖1 輸送機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

井下監(jiān)控設(shè)備主要由有效通信網(wǎng)絡(luò)、中繼器、各種類型的傳感器、攝像機(jī)、報警器、電壓變送器等組成，由于帶式輸送機(jī)結(jié)構(gòu)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(fù)責(zé)采集輸送機(jī)各個位置狀態(tài)的參數(shù)信息[5]。

4 實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)的軟硬設(shè)計與功能實(shí)現(xiàn)

4.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計

首先是系統(tǒng)操作軟件的設(shè)計，與系統(tǒng)硬件設(shè)計同樣重要。軟件系統(tǒng)的界面結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖2所示，主要包含了監(jiān)控系統(tǒng)的所有重要功能，如實(shí)時監(jiān)控數(shù)據(jù)查詢、帶式輸送機(jī)故障分析、輸送機(jī)故障處理等。同時，該操作軟件系統(tǒng)具有使用簡單、方便快捷等優(yōu)點(diǎn)，對帶式輸送機(jī)在線監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用具有重要意義[6]。

圖2 系統(tǒng)主界面結(jié)構(gòu)設(shè)計

該在線監(jiān)控系統(tǒng)使用了My SQL數(shù)據(jù)庫，相較于傳統(tǒng)的SQL Server、Oracle數(shù)據(jù)庫，My SQL數(shù)據(jù)庫具有執(zhí)行效率更高、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)，因此基于My SQL構(gòu)建的后臺數(shù)據(jù)庫，有利于數(shù)據(jù)的分析與查詢。

4.2 硬件系統(tǒng)的設(shè)計

監(jiān)控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計對保障該系統(tǒng)的可靠性具有重要作用，因此根據(jù)項目的實(shí)際需求以及該系統(tǒng)的需要，設(shè)計搭配各類硬件設(shè)備。下面對系統(tǒng)中幾項重要的硬件設(shè)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(yīng)用于煤礦環(huán)境，安裝于皮帶機(jī)傳動滾筒之上，可精準(zhǔn)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(fù)責(zé)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(tǒng)接口。測量結(jié)果比較精準(zhǔn)，可以判斷出皮帶所處的狀態(tài)。

4）變頻器：根據(jù)該系統(tǒng)的實(shí)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(qiáng)，適用于井下作業(yè)環(huán)境。

5 系統(tǒng)功能的測試

為了檢驗(yàn)帶式輸送機(jī)在線監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際功能，了解該系統(tǒng)的綜合性能，對該系統(tǒng)的各項功能進(jìn)行為期一個月的測試。測試結(jié)果顯示，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)各項設(shè)計功能，具有對帶式輸送機(jī)進(jìn)行24 h監(jiān)控以及初級故障診斷及報警功能。如圖3所示，帶式輸送機(jī)實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)可及時地反應(yīng)出傳送帶的應(yīng)力情況，了解在不同時刻以及運(yùn)行狀態(tài)下的帶式輸送機(jī)皮帶張力情況。

圖3 輸送帶張力監(jiān)測界面

6 結(jié)論

借助遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)設(shè)計的帶式輸送機(jī)遠(yuǎn)程在線監(jiān)控系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對帶式輸送機(jī)的實(shí)時監(jiān)控，并可根據(jù)監(jiān)測信號對帶式輸送機(jī)常見的故障做出預(yù)警與報警，經(jīng)測試，系統(tǒng)各項功能達(dá)到設(shè)計目標(biāo)。