带式输送机运行状态智能监控体系的研究

2022-09-23唐文杰

机械管理开发 2022年9期

唐文杰

（晋能控股煤业集团翼城山凹煤业有限公司，山西临汾 043500）

引言

作为煤矿物料运输的主体装备，带式输送机具有运量大、效率高、经济性好的优点，输送机对物料的运输主要是靠输送带和滚筒之间的摩擦力驱动输送带的运行来进行的，输送带在长期高负载使用的情况下会产生输送带撕裂、驱动电机故障、托辊故障等。由于输送机的输送距离远、地质条件较为复杂，因此出现故障后极难发现，容易导致输送机的输送带跑偏、散料等，更严重者甚至导致输送带的断带，给煤矿的物料运输带来了极大的影响。传统的靠人工定时巡查的方案不仅效率低、而且对异常的发现率低，无法满足输送机高速、高效、高经济效益的运输需求。

1 运行状态智能监控体系结构

根据输送机各部件的实际情况及异常分析，本文所提出的运行状态智能监控系统主要是以非接触式检测为核心，以不影响输送机系统的正常运行为基础，采用了模块化的结构设计原则，实现对输送机运行时的输送带损伤检测、关键部件故障检测与预警、煤量监测及人员安全监测等，该输送机运行状态智能监控体系的整体结构如图1所示[1]。

由图1可知，该系统主要包括五个部分，分别用于对输送机钢丝绳芯及输送带的损伤检测、托辊及滚筒故障监测、输送机煤流运行状态监测等。

2 输送带钢丝绳芯监测方案

输送带是由钢丝绳芯及橡胶层构成，由于在运行过程中受到应力冲击、磨损等，导致输送带在运行时候经常出现钢丝绳接头处开裂、钢丝绳芯断丝等异常，在传统的监测方案中，主要是采用人工对接头处进行简易监测或X射线探伤的方案[2]，人工检测效率低而且准确性极差，X射线探伤的方案则需要输送机停机而且检测设备体积大、操作复杂，无法对输送带进行动态监测。

图1 输送机运行状态智能监测系统示意图

因此本文提出了一种新的弱磁检测方案[3]，首先采用磁通模块使输送带内的钢丝绳芯磁化，然后对输送带钢丝绳芯的磁性信号进行监测，将监测结果进行降噪和特征信号处理，然后利用数据传输设备将检测结果传输到控制中心，通过对磁通信号的分析，即可对输送带内钢丝绳芯的状态进行精确判断，该系统能够实现对输送带内钢丝绳芯状态的动态监测，具有监测精度高、可靠性好的优点，实现了对输送带内钢丝绳芯状态的精确判断。钢丝绳芯弱磁检测系统结构如图2所示。

图2 钢丝绳芯状态监测装置示意图

3 输送机关键部件运行状态监测

通过对输送机运行故障的分析，输送机运行时的故障主要包括了电动机故障、托辊故障及滚筒故障[4]，通过对以上三种故障现象的分析，当出现异常时均会表现出（托辊）异常发热，导致故障点处的温度急剧上升，因此可以通过对输送机系统进行温度监测来及时识别出异常的发热点，进而对故障位置和原因进行分析。

通过对比测试，选择以红外线热成像采集系统来对采煤机关键部位的温度变化情况进行监测，通过数据采集、红外线图像预处理、图像分割等将采集的信号转换为监测位置的温度场信号，系统通过温度场特征自动对监测点的温度变化情况进行分析，当温度超过系统设定的报警值后，自动进行报警和故障定位，帮助工作人员快速进行故障排除，该红外线非接触式温升监测与报警系统的整体结构如图3所示[5]。

由图3可知，该系统采用了模块化结构设计，能够根据不同的监测需求快速地进行模块化更换，更好的满足对输送机运行状态的监测需求，同时在系统中设置有故障库模块，能够对每次的故障特质、故障原因、故障解决方案进行存储，当出现重复性故障时，能够快速地对故障进行识别并进行故障原因判断和处理方案判断，能够显著提升监测系统对输送机关键部位故障的判别准确性和可靠性，实现了对采煤机重点部位的动态连续性监测。

图3 红外线数据监测系统结构示意图

4 输送机煤流动态监测系统

输送机在运行过程中一般是以恒定带速运行的，但在实际使用过程中，不同的阶段，输送带上的煤流量不同，以恒定带速运行，导致输送机的磨损、耗电量均比较大，难以达到经济运行的需求，传统方案中，主要在落煤点增加了称重装置[6]，对一定时间内的落煤量进行监控，但该方案由于存在着煤流冲击，因此精确性低，无法对输送机上的煤量进行动态、持续监测。本文提出了一种新的基于视频监测的煤流动态监测系统，实现了对输送带上煤量的实时监测。该监控系统结构如图4所示[7]。

由图4可知，该监控系统中，在输送带上方设置了视频采集装置，对输送带上的煤炭分布情况进行视频监控，然后通过图像提取、图像分割，确定煤炭在输送带上的分布形状，对煤流的体积进行判断，再结合煤炭的分布密度，即可快速、准确地获取输送带上的煤炭分布情况，为快速调整输送带的运行带速，提高输送带运行经济效益奠定了基础。