矿用刮板输送机监控装置设计应用

焦飞飞

（潞安集团左权阜生煤业有限公司，山西晋中 032600）

0 引言

刮板输送机作为矿井最主要的运输工具之一，对工作面的正常运煤起到决定性的作用。使用单位在日常工作中要加强刮板输送机的监控力度，对刮板输送机的运行参数及运行状态进行观察，发现故障隐患及报警时及时处理，能够大大降低刮板输送机发生事故的概率，以及降低刮板输送机对工作面的影响，确保运输安全［1］。

某公司1101工作面的刮板输送机采用型号为PF6/1142；刮板机的运输能力为300 t/h；工作面刮板机的设计长度为225 m；电机功率为85 kW；电机的额定电压为3 300 V；运行速度为1.4 m/s。由于工作面刮板输送机主要通过人工进行检修维护，导致工作面在前期回采过程中，刮板输送机经常出现故障，不仅影响了工作面的煤矸运输，而且威胁工作面的安全生产。对此，决定对工作面刮板输送机安装一套监控装置。

1 刮板机运转状态监测分析

刮板输送机主要是通过刮板机电机驱动链条对工作面的煤块进行运输。其中刮板输送机内的驱动系统主要是利用内部的耦合器以及减速器驱动刮板链条进行运行，从而将煤块运输到刮板机机头处，并在机头位置进行卸载。如果刮板机在运输过程中驱动部分发生故障，将直接导致刮板输送机系统瘫痪。按照刮板输送机的故障类型，通常刮板机故障有电机减速器摩擦、电机声音异常、振动异常、润滑系统损坏、轴承及轴磨损严重等［2］。安装刮板输送机监测系统能够对电机的运行参数及运行状态进行实时有效地监测。监测系统能够监测的重点参数有电机的轴温、电压、电流及转速；减速器内的油量、油温；冷却液的温度、液位；轴承及轴的温度。

2 监控装置构成及功能分析

2.1 结构组成

该监控系统由数据采集器、各类数据传感器、电脑显示器、信号传输装置、电源模块、信号调节系统、PLC 处理器等部分组成，如图1 所示。传递数据的准确性直接影响监控系统的采集，是监控系统最重要的部分［3］。

图1 刮板输送机监控装置系统框图

（1）数据信息采集系统。数据采集模块由各类数据传感器、单片机、数据装换装置及调节系统等部分组成。各类数据传感器主要包括油温、液位及传感器，这些组成部分全部采用本安型装置。运行过程为传感器在接收到电机的各类参数数据后，经过转换器，将原来的监控数据转换成离散数字数据，数字数据再经过单片机将信号储存到上位机的数据库内。

（2）无线通讯传输系统。无线传输能够在无线状态下将数据进行传输，具有设备少、准确性高、稳定性好的特点，而且后期的设备维护量及安装难度较低，适合煤矿电机的使用。无线通讯芯片的工作频率通常设定为436.88 ～476.25，而且无线通讯芯片具有价格便宜、体积小、发热量低、抗干扰性强、传输数据稳定、耗电量低、应用范围广的优点。技术人员为了确保监控系统的数据稳定性，采用进口芯片对数据进行收集、传递。煤矿井下工作环境比较差，周围异常震动及设备搬运比较多，无线通讯在监控系统的应用，能够将外界对系统的破坏降低至最小，具有防震、防断、防爆、防挤等优点［4］，非常适合井下监控使用。

2.2 监控功能分析

监控系统由上下位机组成，下位机的作用是对井下各类数据进行收集；上位机的作用是对收集好的信息进行控制、储存，并显示在电脑屏上。监控系统的各类传感器在接收到电机油温、液位、流量、电压、电流等信号后，经过数据转换器将这些监控数据转换成离散数字数据，数字数据再经过单片机将信号储存到上位机的数据库内。上位机的数据经过电脑重新整理后将数据显示在大屏幕上，方便工作人员进行查看及操作。电脑的显示大屏主要分为监控区域、电机参数区域、电机参数动态曲线图、故障查询及历史记录等部分。

（1）监控区域。主要对电机监控部分的影像、数据报表、数据动态曲线图及事故报警。操作人员可以操控鼠标进入功能区域对系统进行操作［5］。

（2）电机参数区域。能够对电机的各类数据及状态进行显示，主要显示内容包括电机的轴温、电压、电流及转速；减速器内的油量、油温；冷却液的温度、液位；轴承及轴的温度。操作人员可以操控鼠标进入菜单对参数进行切换。

（3）电机参数动态曲线图、故障查询及历史记录。系统能够将各类监控信号形成动态曲线并存储，操作人员可以查阅历史数据曲线，并操控鼠标进入菜单对参数报警值进行设定，当检测系统发现参数值超过系统报警值时，监控系统自动报警，提示操作人员设备运行故障，参数异常严重时系统自动停机［6］。

3 装置优缺点及实际应用效果分析

3.1 优点

（1）装置操作简单。刮板输送机监控装置结构简单，成本费用1.27 万元，费用相对较低，便于操作维护，故障率低［7］。

（2）灵敏度高。该装置主要通过各类传感器对刮板输送机各种参数进行监测，并利用PLC 控制器进行数据信号处理，从而准确快速地将输送机故障点、故障源上传至上位机系统中，便于操作人员实时监测。与传统人工监测相比，监测效率及灵敏度高，大大提高了刮板输送机自动化水平，降低了劳动作业强度。

（3）实用性强。该装置不仅可用于煤矿刮板输送机、采煤机、带式输送机等大型机械设备中，而且还可用于建筑、船舶等领域中，实用性强，应用区域广［8］。

3.2 缺点

在实际应用中还存在一些问题需进一步改进：（1）由于该装置采用工业环网进行无线信号传输，受井下大功率机械设备及高压供电电缆影响，局部区域出现信号失真现象；（2）由于井下粉尘浓度大，装置安装后受粉尘影响，装置损坏严重，需定期进行粉尘清理。

3.3 实际应用效果分析

2018 年4月，对1101工作面刮板输送机安装了一套在线故障监测装置，截至2018年10月，通过6 个月的现场应用，工作面刮板输送机安装监测装置后，共计监测到输送机13 次故障，并现场及时进行处理，未发生一次因输送机故障造成机电事故，大大降低了工作面刮板输送机故障率，提高了输送机的使用寿命。全年可节约刮板输送机维修费用达61.7 万元，保证了工作面的安全生产。

4 结束语

通过对1101工作面刮板输送机安装监控系统后，能够有效地对刮板机的各类参数及异常进行实时查看，确保工作面刮板机运行的稳定。经过安装监控装置后的1101 工作面，能够确保刮板机在工作面的稳定性，与传统的人工监控相比，能够大大降低工作面人员的数量，监控参数的准确性更高，取得了显著的应用成效。