康俊亮

（陽煤集團三礦運輸部，山西 陽泉 045000）

引言

隨著輸送機不斷向高帶速、大運量方向發(fā)展，輸送機運行時的打滑、跑偏、斷帶事故時有發(fā)生，不僅嚴(yán)重影響了輸送機的運行效率而且也給井下運輸安全帶來了極大的隱患。目前的輸送機運行狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)主要是對輸送機運行帶速和張緊力進行監(jiān)測，對輸送機運行時的跑偏量、煤流量、輸送帶溫度等并未進行監(jiān)測，因此無法準(zhǔn)確地對輸送機的運行異常進行報警和處理，無法滿足井下輸送機運行安全進一步提升的需求。本文提出了一種新的帶式輸送機運行安全監(jiān)控系統(tǒng)。

1 輸送機運行安全監(jiān)控系統(tǒng)

根據(jù)對帶式輸送機運行安全監(jiān)測需求，新的輸送機運行安全監(jiān)控系統(tǒng)主要包括輸送機異常檢測、輸送機煤量監(jiān)測、輸送帶斷帶監(jiān)測及輸送機關(guān)鍵裝置運行狀態(tài)監(jiān)測、人工管理五大部分，其整體控制結(jié)構(gòu)如圖1所示[1]。

圖1 輸送機運行安全監(jiān)控系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖

由圖1可知，該安全監(jiān)控系統(tǒng)主要包括了三級監(jiān)控模塊，第一級監(jiān)控模塊為安全監(jiān)控系統(tǒng)，主要包括各類監(jiān)控顯示屏、數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，主要用于數(shù)據(jù)分析、傳輸和結(jié)果顯示，同時滿足遠(yuǎn)程控制需求。第二級監(jiān)控模塊主要是異常檢測、煤量監(jiān)測等五大模塊,分別用于對輸送機不同機構(gòu)運行狀態(tài)的跟蹤監(jiān)控和異常報警。第三級監(jiān)控模塊主要是指布置在輸送機上的各類傳感器，用于對滾筒、托輥、電機等進行數(shù)據(jù)采集和運行狀態(tài)分析。

該安全監(jiān)控系統(tǒng)采用了多層次的模塊化組合，具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、擴展性高的優(yōu)點，能夠根據(jù)不同輸送機的監(jiān)控需求進行靈活調(diào)整，提升該監(jiān)控系統(tǒng)的使用靈活性。

2 輸送帶異常及煤流量的監(jiān)測

輸送帶常見的運行異常主要是輸送帶的斷帶，通常狀態(tài)下對斷帶的監(jiān)測主要是采用定期X光檢測或者張力監(jiān)測的方案，均無法實現(xiàn)對輸送帶內(nèi)部狀態(tài)的實時監(jiān)測，導(dǎo)致無法對輸送帶的運行狀態(tài)進行有效的監(jiān)控，本文提出了一種新的無損實時監(jiān)測技術(shù)，其整體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 輸送帶無損監(jiān)測理論

由圖2可知，該技術(shù)采用了磁性無損監(jiān)測方案[2]。首先對輸送帶內(nèi)的鋼絲繩芯進行磁化，然后在輸送帶的上側(cè)和下側(cè)設(shè)置磁場，對輸送帶運行時的內(nèi)芯磁場狀態(tài)進行分析，當(dāng)出現(xiàn)鋼絲繩芯移動或斷裂時，區(qū)域內(nèi)的輸送帶磁場會發(fā)生變形，進而實現(xiàn)對輸送帶內(nèi)部安全的無損實時監(jiān)測和預(yù)警。

通過對多種輸送帶煤流量監(jiān)測方案的分析，結(jié)合煤礦井下實際情況，本文選擇采用視覺檢測技術(shù)對輸送帶上的煤量進行監(jiān)測，其監(jiān)測原理如圖3所示。

圖3 輸送帶煤流量監(jiān)測原理示意圖

由圖3可知，在輸送帶的上側(cè)設(shè)置防爆視頻監(jiān)測系統(tǒng)，對輸送帶上的煤量分布情況進行監(jiān)測，獲取分割的圖像特征，根據(jù)分割數(shù)據(jù)獲取輸送帶上的煤量分布實際狀態(tài)，通過預(yù)設(shè)的視頻提取邏輯和空間視覺提取技術(shù)，獲取煤炭在輸送帶上的實際橫截面積、堆疊高度、分散度等，從而獲取在輸送帶上的實際煤量情況。

同時利用視頻監(jiān)測系統(tǒng)還能夠有效識別輸送帶上的異物，在監(jiān)控系統(tǒng)中設(shè)置有異物輪廓提取和識別程序，能夠在獲取視頻監(jiān)控圖像后對突出的物體進行輪廓提取和識別，然后將輪廓特性通過神經(jīng)控制網(wǎng)絡(luò)進行對比分析，確定是否屬于異物，當(dāng)確認(rèn)后進行自動報警，通知現(xiàn)場人員進行處理，防止出現(xiàn)卡帶等異常，該異物檢測流程如圖4所示[3]。

圖4 輸送帶異物識別流程示意圖

3 輸送帶的溫度監(jiān)測

輸送帶在運行過程中若發(fā)生打滑或者張緊力不均勻時，會導(dǎo)致輸送帶在滾筒處的摩擦加劇，進而使帶溫迅速升高，影響輸送帶的使用壽命和運行安全，因此本文提出了一種非接觸式的連續(xù)帶溫監(jiān)測系統(tǒng)，其整體結(jié)構(gòu)如圖5所示[4]。

圖5 帶溫監(jiān)測及故障分析

由圖5可知，在該控制系統(tǒng)中，采用了紅內(nèi)外線溫度監(jiān)測系統(tǒng)對輸送機運行時的帶面溫度進行監(jiān)控，監(jiān)測的區(qū)域分布在驅(qū)動滾筒處、轉(zhuǎn)向滾筒處、托輥組處等，通過非接觸式監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析，將區(qū)域內(nèi)的紅外線成像圖片混合故障庫內(nèi)的異常圖片進行匹配，獲取故障原因并進行自動報警，防止事故的進一步擴大。

4 應(yīng)用情況

通過對該輸送機監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用情況進行跟蹤可知，采用該系統(tǒng)后，輸送機因故障而停機的次數(shù)由最初的9次/月降低到了目前的1.37次/月，運行故障降低了84.8%，同時其運行時的平均帶速由原先的3.62 m/s提升到了目前的4.3 m/s，顯著地提升了井下輸送機運行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性。

5 結(jié)論

1）輸送機運行安全監(jiān)控系統(tǒng)采用了多層次的模塊化組合，具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、擴展性高的優(yōu)點，能夠根據(jù)不同輸送機的監(jiān)控需求進行靈活調(diào)整，提升該監(jiān)控系統(tǒng)的使用靈活性；

2）磁性無損監(jiān)測方案能夠有效對輸送帶內(nèi)部鋼絲的情況進行監(jiān)控，視覺檢測技術(shù)能夠有效對輸送帶上的煤量分布情況進行監(jiān)控，利用紅外線溫度監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對輸送帶帶溫的實時監(jiān)測；

3）新的輸送機運行安全監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)⑦\行故障降低84.8%，將輸送機的運行速度提升了11.4%，有效提升了輸送機在井下運行的穩(wěn)定性和可靠性。