煤矿井下皮带机故障预警系统研究

姜金彪

（山西西山金城建筑有限公司， 山西 太原 030022 ）

随着经济的不断发展，国家对煤炭能源的需求也就不断增加。随着矿井规模的增大，就对皮带运输机能否较好的运行提出较高的要求。井下煤矿皮带运输机就是利用摩擦驱动的方式，把物料运送到所需地方的机械设备，整个输送流程能够快速的实现煤场运输。在实际的工作过程中，井下皮带运输机常常会发生故障，常见的有：电机启功故障、噪音过大以及皮带打滑等现象。因此，研究井下皮带运输机工作状况，对提高设备可靠性具有十分重要的意义。本文主要对井下预警系统的构成以及诊断方法的研究，从而对皮带运输机的实时监测与诊断，快速响应，并解决存在的问题，其不仅能降低设备损耗，延长使用寿命， 而且还能提高运输能力和煤矿安全。

1 井下皮带机故障预警系统

煤矿井下的预警系统可以准确的对故障进行定位，而且还可以监控整个设备的生命周期。除此之外，井下预警系统能够实时的监测皮带运输机运行状况，一旦发生故障，可以快速的实现精确维修，从而有效的节省维修人员的时间和降低运行成本。预警系统的规模使用使得带式输送机的标准化、制度化以及安全化管理水平提高，同时大型带式输送机运行的稳定性和可靠性也得到提高。

皮带机故障预警系统主要运用到井下煤矿运输机设备的启停检测以及故障问题定性分析。目前，井下皮带机的常见故障有以下几种:1)噪音异常故障；2)皮带跑偏故障；3)皮带机撤料故障；4)断带及输送带打滑故障。传统的井下皮带运输机检测主要靠工人的经验以及实际观察到情况，受人为因素影响比较大。这样检测的结果可靠性比较低，直接影响皮带运输机的故障诊断。另外，对于振动情况的检测主要运用离线式仪器，此设备只能进行简单的振幅计量，不能准确的判断设备故障的位置和程度。

皮带机故障预警系统主要功能主要以下两个：1）能够对皮带运输机的实际运行状况进行实时的动态监督，并且可以对设备故障进行准确的定位和诊断；2）对皮带运输机设备的运行信息进行共享。

井下运输机设备主要由电机、减速器以及滚动轴承等组成，预警系统能够实时采集温度以及振动信号，快速定位设备中配合松动和装配不当等问题。

2 井下皮带机预警系统的构成

井下皮带运输机故障预警系统是由很多设备组成的，包括振动传感器、温度传感器、主机服务器、设备分析仪等等。主机服务器可以起到巨大的作用，例如实现外部网络与煤矿的监控网络连接，从而可以进行远程访问，并且可以对皮带运输机的实际运行状况进行充分的研究和了解；其次，对于振动传感器和温度传感器来说，能够对设备运行环节状态信息进行一定收集；设备分析仪的作用，主要是对传感器收集的数据信息进行充分的分析，并且能够对设备的实际状态进行判定。在运行的过程中，主机的服务器能够对设备运行数据进行管理和存储，除此之外，利用煤矿外部网络，可以对远程信息进行访问，同时，网络发布系统的作用主要统计信息的存储、历史曲线和统计信息查询、年度报表的查询等四个模块。通过对设备运行和健康状况进行分析、诊断，可以方便快捷的了解设备的 工作状况。

井下皮带机故障预警系统在监察的过程中，监察对象主要有三个，分别是驱动电机、减速机以及滚筒。对它们的运行状况进行实时监察，并对其运行状态和相关信息进行收集。除此之外，还可以利用设备振动分析仪、光端机以及主机的服务器实现信息的共享以及如下方面的功能。

1、对于受损坏的设备零部件，机器可以对其进行全方面的诊断，并且可以对故障信息进行一定的预测，通过对生命周期进行跟踪，获取足够的数据信息，制定相关的诊断报表。

2、预警系统可以全程监控整个生命周期，并且能够准确定位受损设备的故障。

3、在系统维护管理的过程中，预警系统可以为其奠定坚实的基础，从很大程度上防止盲目系统设备维修问题的发生，有利于相关工作人员制定科学合理的解决方案，降低维修时间，减小维修成本，也可以有效防止意外停机问题的发生。

4、预警系统可以从很大程度上提升井下带式输送机的标准化水平，使其在使用的过程中更加具有安全性，与此同时，还可以提高煤矿井下带式输送机的维护管理水平以及提高大型带式输送机运行的稳定性和可靠性。

3 井下皮带机预警系统诊断方法

目前，预警系统故障诊断技术的方法有多种，并且随着信息技术的发展，诊断方式越来越多，以机械设备状态信息物理特点为基础和前提的方式，主要有以下几种:

1、物理诊断方法。在煤矿井下进行作业时，皮带会经常的发生故障，比如使用寿命尽头以及设备变形扭曲的时候，就需要增加额外的装置保证皮带正常运行或者实时更换新的皮带。目前，皮带经常使用的维修方式有两种。第一，加大调偏托辊。第二，添加预防跑偏的保护装置。如果发生皮带被运输机卡住的问题，就可以立即停机解决问题，保证系统实时纠正。

2、声学诊断方法。声学诊断方法在具体的使用过程中，就是以声音的诸多特征为依据，例如噪声、超声等等，对其进行准确的检测，就能够获得声音的声强、声压等参数。

3、温度诊断方法。所谓的温度诊断方法，首先要挑选检测目标，温差、温度场以及温辐射都可以进行选择，之后进行精确的测量，从而可以获取温度源温度大小的参数。

4、强度诊断方法。强度的增加主要靠外加的装置，例如调偏托辊，也可以运用预防跑偏装置，一旦井下皮带运输机被机架卡住，就能够在较短的时间内停机，并对卡住问题进行解决。除此之外，皮带上装有紧张装置，可以对其的张紧力度进行一定程度的调节，保障皮带机可以正常运行。

4 井下皮带机预警系统应用效果

井下皮带运输机在使用的过程中，一些设备可能会被损坏，也有可能出现老化情况，这都会给井下皮带运输机的运行带来较大影响。预警系统的应用效果主要有以下几点。第一，可以检测出不合格的设备，并且还可以对可能发生的故障问题进行事先预测，并对系统设备生命周期进行实时的动态监督，归纳总结所获取的信息，从而制定出一份科学合理的诊断报表。第二，使用预警系统能够对发生故障的设备进行精确定位，还可以对故障设备的生命周期进行监察。第三，可以从一定程度上促进后续维护管理工作的顺利进行，保障故障设备可以进行有目的维修，同时也有利于相关维修人员编制修改计划，减少维修环节所投入的资金。第四，可以从一定程度上提升井下皮带机的使用寿命，提高安全性、稳定性等等。

5 结语

皮带机是煤矿建设、生产中连续运输设备。在煤矿井下生产中，皮带运输的优点主要有运输能力大、运行阻力小、耗电量低，运行平稳，连续运行等，正是由于这些特点才使得煤矿的自动化快速实现。煤矿井下大型皮带机故障预警系统能够对设备故障原因进行充分的排查，也可以明确设备故障的严重程度，有助于进行应急控制和维修管理。通过预警系统的运用，可以在很大程度上节约设备维修费用，避免事故发生，从一定程度上提升了生产效率。掌握皮带机预警系统调试和分析与处理，对于提高安全管理水平具有十分重要的意义，并且具有巨大的经济效益和推广前景。

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