焦飛飛

（潞安集團左權(quán)阜生煤業(yè)有限公司，山西晉中 032600）

0 引言

刮板輸送機作為礦井最主要的運輸工具之一，對工作面的正常運煤起到?jīng)Q定性的作用。使用單位在日常工作中要加強刮板輸送機的監(jiān)控力度，對刮板輸送機的運行參數(shù)及運行狀態(tài)進行觀察，發(fā)現(xiàn)故障隱患及報警時及時處理，能夠大大降低刮板輸送機發(fā)生事故的概率，以及降低刮板輸送機對工作面的影響，確保運輸安全［1］。

某公司1101工作面的刮板輸送機采用型號為PF6/1142；刮板機的運輸能力為300 t/h；工作面刮板機的設(shè)計長度為225 m；電機功率為85 kW；電機的額定電壓為3 300 V；運行速度為1.4 m/s。由于工作面刮板輸送機主要通過人工進行檢修維護，導(dǎo)致工作面在前期回采過程中，刮板輸送機經(jīng)常出現(xiàn)故障，不僅影響了工作面的煤矸運輸，而且威脅工作面的安全生產(chǎn)。對此，決定對工作面刮板輸送機安裝一套監(jiān)控裝置。

1 刮板機運轉(zhuǎn)狀態(tài)監(jiān)測分析

刮板輸送機主要是通過刮板機電機驅(qū)動鏈條對工作面的煤塊進行運輸。其中刮板輸送機內(nèi)的驅(qū)動系統(tǒng)主要是利用內(nèi)部的耦合器以及減速器驅(qū)動刮板鏈條進行運行，從而將煤塊運輸?shù)焦伟鍣C機頭處，并在機頭位置進行卸載。如果刮板機在運輸過程中驅(qū)動部分發(fā)生故障，將直接導(dǎo)致刮板輸送機系統(tǒng)癱瘓。按照刮板輸送機的故障類型，通常刮板機故障有電機減速器摩擦、電機聲音異常、振動異常、潤滑系統(tǒng)損壞、軸承及軸磨損嚴重等［2］。安裝刮板輸送機監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)﹄姍C的運行參數(shù)及運行狀態(tài)進行實時有效地監(jiān)測。監(jiān)測系統(tǒng)能夠監(jiān)測的重點參數(shù)有電機的軸溫、電壓、電流及轉(zhuǎn)速；減速器內(nèi)的油量、油溫；冷卻液的溫度、液位；軸承及軸的溫度。

2 監(jiān)控裝置構(gòu)成及功能分析

2.1 結(jié)構(gòu)組成

該監(jiān)控系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集器、各類數(shù)據(jù)傳感器、電腦顯示器、信號傳輸裝置、電源模塊、信號調(diào)節(jié)系統(tǒng)、PLC 處理器等部分組成，如圖1 所示。傳遞數(shù)據(jù)的準確性直接影響監(jiān)控系統(tǒng)的采集，是監(jiān)控系統(tǒng)最重要的部分［3］。

圖1 刮板輸送機監(jiān)控裝置系統(tǒng)框圖

（1）數(shù)據(jù)信息采集系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集模塊由各類數(shù)據(jù)傳感器、單片機、數(shù)據(jù)裝換裝置及調(diào)節(jié)系統(tǒng)等部分組成。各類數(shù)據(jù)傳感器主要包括油溫、液位及傳感器，這些組成部分全部采用本安型裝置。運行過程為傳感器在接收到電機的各類參數(shù)數(shù)據(jù)后，經(jīng)過轉(zhuǎn)換器，將原來的監(jiān)控數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成離散數(shù)字數(shù)據(jù)，數(shù)字數(shù)據(jù)再經(jīng)過單片機將信號儲存到上位機的數(shù)據(jù)庫內(nèi)。

（2）無線通訊傳輸系統(tǒng)。無線傳輸能夠在無線狀態(tài)下將數(shù)據(jù)進行傳輸，具有設(shè)備少、準確性高、穩(wěn)定性好的特點，而且后期的設(shè)備維護量及安裝難度較低，適合煤礦電機的使用。無線通訊芯片的工作頻率通常設(shè)定為436.88 ～476.25，而且無線通訊芯片具有價格便宜、體積小、發(fā)熱量低、抗干擾性強、傳輸數(shù)據(jù)穩(wěn)定、耗電量低、應(yīng)用范圍廣的優(yōu)點。技術(shù)人員為了確保監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)穩(wěn)定性，采用進口芯片對數(shù)據(jù)進行收集、傳遞。煤礦井下工作環(huán)境比較差，周圍異常震動及設(shè)備搬運比較多，無線通訊在監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠?qū)⑼饨鐚ο到y(tǒng)的破壞降低至最小，具有防震、防斷、防爆、防擠等優(yōu)點［4］，非常適合井下監(jiān)控使用。

2.2 監(jiān)控功能分析

監(jiān)控系統(tǒng)由上下位機組成，下位機的作用是對井下各類數(shù)據(jù)進行收集；上位機的作用是對收集好的信息進行控制、儲存，并顯示在電腦屏上。監(jiān)控系統(tǒng)的各類傳感器在接收到電機油溫、液位、流量、電壓、電流等信號后，經(jīng)過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器將這些監(jiān)控數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成離散數(shù)字數(shù)據(jù)，數(shù)字數(shù)據(jù)再經(jīng)過單片機將信號儲存到上位機的數(shù)據(jù)庫內(nèi)。上位機的數(shù)據(jù)經(jīng)過電腦重新整理后將數(shù)據(jù)顯示在大屏幕上，方便工作人員進行查看及操作。電腦的顯示大屏主要分為監(jiān)控區(qū)域、電機參數(shù)區(qū)域、電機參數(shù)動態(tài)曲線圖、故障查詢及歷史記錄等部分。

（1）監(jiān)控區(qū)域。主要對電機監(jiān)控部分的影像、數(shù)據(jù)報表、數(shù)據(jù)動態(tài)曲線圖及事故報警。操作人員可以操控鼠標(biāo)進入功能區(qū)域?qū)ο到y(tǒng)進行操作［5］。

（2）電機參數(shù)區(qū)域。能夠?qū)﹄姍C的各類數(shù)據(jù)及狀態(tài)進行顯示，主要顯示內(nèi)容包括電機的軸溫、電壓、電流及轉(zhuǎn)速；減速器內(nèi)的油量、油溫；冷卻液的溫度、液位；軸承及軸的溫度。操作人員可以操控鼠標(biāo)進入菜單對參數(shù)進行切換。

（3）電機參數(shù)動態(tài)曲線圖、故障查詢及歷史記錄。系統(tǒng)能夠?qū)⒏黝惐O(jiān)控信號形成動態(tài)曲線并存儲，操作人員可以查閱歷史數(shù)據(jù)曲線，并操控鼠標(biāo)進入菜單對參數(shù)報警值進行設(shè)定，當(dāng)檢測系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)參數(shù)值超過系統(tǒng)報警值時，監(jiān)控系統(tǒng)自動報警，提示操作人員設(shè)備運行故障，參數(shù)異常嚴重時系統(tǒng)自動停機［6］。

3 裝置優(yōu)缺點及實際應(yīng)用效果分析

3.1 優(yōu)點

（1）裝置操作簡單。刮板輸送機監(jiān)控裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本費用1.27 萬元，費用相對較低，便于操作維護，故障率低［7］。

（2）靈敏度高。該裝置主要通過各類傳感器對刮板輸送機各種參數(shù)進行監(jiān)測，并利用PLC 控制器進行數(shù)據(jù)信號處理，從而準確快速地將輸送機故障點、故障源上傳至上位機系統(tǒng)中，便于操作人員實時監(jiān)測。與傳統(tǒng)人工監(jiān)測相比，監(jiān)測效率及靈敏度高，大大提高了刮板輸送機自動化水平，降低了勞動作業(yè)強度。

（3）實用性強。該裝置不僅可用于煤礦刮板輸送機、采煤機、帶式輸送機等大型機械設(shè)備中，而且還可用于建筑、船舶等領(lǐng)域中，實用性強，應(yīng)用區(qū)域廣［8］。

3.2 缺點

在實際應(yīng)用中還存在一些問題需進一步改進：（1）由于該裝置采用工業(yè)環(huán)網(wǎng)進行無線信號傳輸，受井下大功率機械設(shè)備及高壓供電電纜影響，局部區(qū)域出現(xiàn)信號失真現(xiàn)象；（2）由于井下粉塵濃度大，裝置安裝后受粉塵影響，裝置損壞嚴重，需定期進行粉塵清理。

3.3 實際應(yīng)用效果分析

2018 年4月，對1101工作面刮板輸送機安裝了一套在線故障監(jiān)測裝置，截至2018年10月，通過6 個月的現(xiàn)場應(yīng)用，工作面刮板輸送機安裝監(jiān)測裝置后，共計監(jiān)測到輸送機13 次故障，并現(xiàn)場及時進行處理，未發(fā)生一次因輸送機故障造成機電事故，大大降低了工作面刮板輸送機故障率，提高了輸送機的使用壽命。全年可節(jié)約刮板輸送機維修費用達61.7 萬元，保證了工作面的安全生產(chǎn)。

4 結(jié)束語

通過對1101工作面刮板輸送機安裝監(jiān)控系統(tǒng)后，能夠有效地對刮板機的各類參數(shù)及異常進行實時查看，確保工作面刮板機運行的穩(wěn)定。經(jīng)過安裝監(jiān)控裝置后的1101 工作面，能夠確保刮板機在工作面的穩(wěn)定性，與傳統(tǒng)的人工監(jiān)控相比，能夠大大降低工作面人員的數(shù)量，監(jiān)控參數(shù)的準確性更高，取得了顯著的應(yīng)用成效。