吳濤

（中煤西安設(shè)計(jì)工程有限責(zé)任公司，陜西 西安 710055）

我國(guó)的輸送機(jī)與國(guó)際先進(jìn)的帶式輸送機(jī)相比，在設(shè)備精度、功能、智能化等方面還存在很多不足。如果煤礦帶式輸送機(jī)出現(xiàn)故障，將影響煤礦運(yùn)輸，造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。本文分析了煤礦帶式輸送機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀，分析了煤礦帶式輸送機(jī)智能化關(guān)鍵技術(shù)，并提出了一些可以有效提高煤礦運(yùn)輸效率的預(yù)防措施，以供相關(guān)人員進(jìn)行參考。

1 煤礦帶式輸送機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀

帶式輸送機(jī)在運(yùn)行時(shí)表現(xiàn)為主動(dòng)輥和尾輥形式，運(yùn)行時(shí)形成環(huán)形帶，控制整個(gè)機(jī)械帶式輸送機(jī)的輸送速度。煤礦帶式輸送機(jī)在運(yùn)行的同時(shí)，還可以采用托輥的形式控制整個(gè)帶式輸送機(jī)的異地傳動(dòng)，延長(zhǎng)機(jī)械設(shè)備的張力, 保證機(jī)械帶式輸送機(jī)的安全。還可以利用帶式輸送機(jī)運(yùn)行過(guò)程中驅(qū)動(dòng)裝置與滾筒之間的摩擦力，保持煤炭輸送作業(yè)的平穩(wěn)運(yùn)行。煤礦帶式輸送機(jī)在運(yùn)行時(shí)主要以水平傾斜的形式運(yùn)行，一般情況下，帶式輸送機(jī)的傾斜角主要在16°以?xún)?nèi)，在嚴(yán)寒地區(qū)，帶式輸送機(jī)的傾斜角必須控制在14°以?xún)?nèi)，以確保煤炭運(yùn)輸?shù)陌踩?/p>

在實(shí)際使用中，煤礦帶式輸送機(jī)可在各種工作環(huán)境中伸縮運(yùn)行，增加了設(shè)備的承載能力，延長(zhǎng)了運(yùn)輸距離，保證了煤礦運(yùn)輸作業(yè)的順利進(jìn)行，提高了煤炭的生產(chǎn)質(zhì)量和效率。帶式輸送機(jī)在煤礦運(yùn)輸中的應(yīng)用，可以有效提高經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)煤礦行業(yè)的快速發(fā)展。此外，我國(guó)一些科研院所充分考慮了帶式輸送機(jī)在動(dòng)態(tài)運(yùn)行中的狀況，將智能化關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用于帶式輸送機(jī)，并取得了一定的成果。煤礦帶式輸送機(jī)需要不斷地發(fā)展和改革，以滿(mǎn)足我國(guó)煤炭生產(chǎn)的需要。在改造過(guò)程中，解決了大型煤礦帶式輸送機(jī)的需求。但我國(guó)煤礦井下帶式輸送機(jī)與國(guó)外一些煤礦井下帶式輸送機(jī)相比仍有較大差距，國(guó)外大型帶式輸送機(jī)在運(yùn)行性能方面優(yōu)于國(guó)產(chǎn)大型帶式輸送機(jī)，我國(guó)大型帶式輸送機(jī)仍需不斷發(fā)展。

在煤礦帶式輸送機(jī)的未來(lái)發(fā)展中，機(jī)電一體化技術(shù)和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)將得到更廣泛的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)控帶式輸送機(jī)的工作狀態(tài)，提高設(shè)備的工作能力和輸送效率，降低輸送設(shè)備的動(dòng)態(tài)張力，煤礦帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)采用了更加智能化的技術(shù)。

2 煤礦帶式輸送機(jī)智能化關(guān)鍵技術(shù)淺析

2.1 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)

輸送帶是帶式輸送機(jī)中最不耐用的部件，輸送帶在運(yùn)行時(shí)有不同的類(lèi)型和尺寸，負(fù)載處于非常復(fù)雜的應(yīng)力條件下，容易損壞，常見(jiàn)的損壞類(lèi)型有接頭斷裂、縱向撕裂、過(guò)張力、火災(zāi)和傳送帶脫開(kāi)。為實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)對(duì)上述安全隱患的實(shí)時(shí)監(jiān)控和綜合防護(hù)，應(yīng)建立綜合監(jiān)控系統(tǒng)，計(jì)算托輥是否打滑，防止輸送帶起火。上述監(jiān)測(cè)結(jié)果最終由計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)采集、存儲(chǔ)、校準(zhǔn)、診斷和展示。

2.2 輸送機(jī)多電機(jī)功率平衡智能控制

目前大多數(shù)輸送系統(tǒng)采用的功率平衡調(diào)整方法是通過(guò)扭矩控制進(jìn)行功率平衡調(diào)整，但由于扭矩傳感器的增大和扭矩的減小導(dǎo)致檢測(cè)精度下降，主要用于低功率負(fù)載驅(qū)動(dòng)的輸送機(jī)系統(tǒng)，不能滿(mǎn)足大功率多電機(jī)驅(qū)動(dòng)輸送系統(tǒng)。通過(guò)比較各種控制方法實(shí)現(xiàn)輸送機(jī)運(yùn)行時(shí)的動(dòng)態(tài)功率平衡控制，我們發(fā)現(xiàn)主驅(qū)動(dòng)電機(jī)的變頻控制器可以實(shí)現(xiàn)輸送機(jī)運(yùn)行時(shí)驅(qū)動(dòng)器的矢量控制，將相應(yīng)的調(diào)整信號(hào)傳遞給相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)逆變器，并將設(shè)定的調(diào)整功率信號(hào)提供給各個(gè)變頻器，保證各個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出功率的一致性。輸送系統(tǒng)的工作帶速度由主驅(qū)動(dòng)電機(jī)調(diào)節(jié)，因此需要根據(jù)主驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作狀態(tài)調(diào)整各從電機(jī)的工作狀態(tài)，因此該多電機(jī)功率平衡調(diào)節(jié)模式稱(chēng)之為主從控制模型。

2.3 集中式多機(jī)協(xié)同控制技術(shù)

在煤礦的主煤流系統(tǒng)中，各帶式輸送機(jī)之間的重疊關(guān)系復(fù)雜，每臺(tái)帶式輸送機(jī)獨(dú)立運(yùn)行，經(jīng)常出現(xiàn)設(shè)備干運(yùn)轉(zhuǎn)、設(shè)備利用效率低等問(wèn)題，這就需要一個(gè)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)應(yīng)包括協(xié)同控制器、帶式輸送機(jī)測(cè)控單元、負(fù)荷傳感器、煤倉(cāng)煤位傳感器、煤倉(cāng)給煤機(jī)控制器等。協(xié)同控制器將采集到的煤倉(cāng)運(yùn)行狀態(tài)、輸送量、煤位等數(shù)據(jù)通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)交換機(jī)傳輸?shù)焦I(yè)以太網(wǎng)，在投料的同時(shí)，根據(jù)接收到的不同區(qū)域的數(shù)據(jù)，綜合分析調(diào)整本系統(tǒng)的控制策略。

2.4 機(jī)器人檢測(cè)技術(shù)

對(duì)于帶式輸送機(jī)的缺陷檢測(cè)任務(wù)，通常沿帶式輸送機(jī)進(jìn)行人工檢查和維護(hù)，這種方式工作量大，缺陷檢測(cè)不可靠、不及時(shí)，大大加劇了安全隱患，對(duì)帶式輸送機(jī)的安全運(yùn)行非常不利。因此，有必要構(gòu)建一個(gè)智能無(wú)人機(jī)器人巡檢系統(tǒng)，可以對(duì)帶式輸送機(jī)的運(yùn)行情況、操作人員的操作等視覺(jué)信息進(jìn)行全方位、多角度的檢測(cè)。煤礦井下復(fù)雜的井下環(huán)境和帶式輸送機(jī)惡劣的運(yùn)行條件對(duì)傳感器的穩(wěn)定性和精度有一定的影響，因此巡檢機(jī)器人需要一定的抗干擾功能。此外，巡檢系統(tǒng)還必須具備自動(dòng)充電、實(shí)時(shí)定位跟蹤、無(wú)線(xiàn)通信等功能，使巡檢機(jī)器人在供電、遠(yuǎn)程控制、數(shù)據(jù)交換等方面表現(xiàn)出良好的性能。機(jī)器人檢查系統(tǒng)包括子系統(tǒng)，這些子系統(tǒng)必須包括驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、音頻和視頻采集系統(tǒng)、語(yǔ)音對(duì)講系統(tǒng)、環(huán)境傳感系統(tǒng)以及防撞和避險(xiǎn)系統(tǒng)。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)控制巡檢機(jī)器人在軌道上的啟動(dòng)、停止和運(yùn)動(dòng)。視聽(tīng)采集系統(tǒng)用于帶式輸送機(jī)的實(shí)時(shí)圖像和聲音傳輸，不僅可以監(jiān)控，還可以監(jiān)控煤炭流量以及是否有人員穿越等違規(guī)行為。語(yǔ)音對(duì)講系統(tǒng)用于管理人員與現(xiàn)場(chǎng)工作人員的實(shí)時(shí)溝通，方便現(xiàn)場(chǎng)工作人員及時(shí)報(bào)告問(wèn)題，提高處理效率。環(huán)境傳感系統(tǒng)用于對(duì)帶式輸送機(jī)運(yùn)行環(huán)境中的溫度、濕度和煙霧進(jìn)行連續(xù)和不間斷的監(jiān)測(cè)，并用于發(fā)出過(guò)量條件的警報(bào)。

3 煤礦帶式輸送機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)

帶式輸送機(jī)專(zhuān)用于煤礦井下作業(yè)，帶寬1.6m，輸送距離約7km，我國(guó)煤礦帶式輸送機(jī)設(shè)備將進(jìn)一步增加運(yùn)輸距離和設(shè)備能力規(guī)模。帶式輸送機(jī)將從單一的輸送機(jī)發(fā)展到多臺(tái)設(shè)備的聯(lián)合使用，同時(shí)提高運(yùn)行故障的自動(dòng)判斷和處理能力，更好地適應(yīng)特殊情況。煤炭生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)環(huán)境條件。煤礦帶式輸送機(jī)、自控啟動(dòng)傳動(dòng)裝置和先進(jìn)的調(diào)速制動(dòng)裝置、變壓變頻、具有自清潔功能的滾筒裝置、尾部快速自動(dòng)運(yùn)動(dòng)裝置和高速滾筒部件已廣泛應(yīng)用于帶式輸送機(jī)，還有更多新型的自動(dòng)化監(jiān)控、計(jì)量和消防設(shè)備。世界上有成熟的技術(shù)，但我國(guó)在該領(lǐng)域的技術(shù)還比較落后或處于空白階段，需要相關(guān)科研人員和單位加大技術(shù)研發(fā)力度和技術(shù)創(chuàng)新。

我國(guó)煤礦帶式輸送機(jī)經(jīng)歷了較長(zhǎng)的發(fā)展時(shí)期，已形成輸送距離長(zhǎng)、帶速高、輸送量大、產(chǎn)量高的特點(diǎn)。在煤礦帶式輸送機(jī)的未來(lái)發(fā)展中，機(jī)電一體化技術(shù)和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)將得到更廣泛的應(yīng)用，能夠降低輸送設(shè)備的動(dòng)態(tài)張力，煤礦帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)采用了更加智能化的技術(shù)，增加了計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的應(yīng)用。帶式輸送機(jī)本身是一種連續(xù)輸送設(shè)備，如果在運(yùn)行過(guò)程中使用不充分，會(huì)造成資源的浪費(fèi)，因此，在今后的發(fā)展中，帶式輸送機(jī)將進(jìn)行改造，提高安全性，加強(qiáng)對(duì)煤礦帶式輸送機(jī)的智能化研究，延長(zhǎng)帶式輸送機(jī)的使用壽命。無(wú)論是固定式帶式輸送機(jī)還是伸縮式帶式輸送機(jī)，其技術(shù)都達(dá)到了國(guó)際水平，大型帶式輸送機(jī)的關(guān)鍵智能技術(shù)是軟啟動(dòng)和自適應(yīng)張力控制。

為實(shí)現(xiàn)煤礦高產(chǎn)、高效的生產(chǎn)要求，帶式輸送機(jī)必須不斷提高自身的承載能力，因此在未來(lái)的發(fā)展中，帶式輸送機(jī)將逐漸發(fā)展為規(guī)?；_(kāi)發(fā)和運(yùn)輸，運(yùn)輸量逐漸達(dá)到3000～7000t/h，帶速逐漸提高到4～6m/s。帶式輸送機(jī)本身是一種連續(xù)輸送設(shè)備，如果在運(yùn)行過(guò)程中沒(méi)有得到充分利用，就會(huì)造成資源的浪費(fèi)，因此，在未來(lái)的發(fā)展中，帶式輸送機(jī)將進(jìn)行改造，以提高安全性，實(shí)現(xiàn)機(jī)器復(fù)用，發(fā)揮帶式輸送機(jī)最大的經(jīng)濟(jì)作用。在技術(shù)方面，帶式輸送機(jī)技術(shù)充分利用動(dòng)態(tài)分析技術(shù)，提高系統(tǒng)安全性。帶式輸送機(jī)快速啟動(dòng)時(shí)張力過(guò)大會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞帶式輸送機(jī)，因此帶式輸送機(jī)的控制逐漸實(shí)現(xiàn)了可控啟動(dòng)技術(shù)，以降低輸送帶啟動(dòng)時(shí)的張力。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，機(jī)械化采煤技術(shù)越來(lái)越先進(jìn)，采煤效率大大提高。隨著煤礦智能化建設(shè)的進(jìn)程，作為煤炭生產(chǎn)必不可少的設(shè)備的帶式輸送機(jī)也必須得到充分利用。通過(guò)突破技術(shù)壁壘，進(jìn)行技術(shù)集成，開(kāi)發(fā)一系列有效的智能解決方案，通過(guò)多機(jī)集中協(xié)同控制技術(shù)、機(jī)器人巡檢技術(shù)等高精度技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)煤礦帶式輸送機(jī)軟啟動(dòng)、運(yùn)行參數(shù)動(dòng)態(tài)調(diào)整、安全隱患預(yù)警、現(xiàn)場(chǎng)故障排除、實(shí)時(shí)人機(jī)交互等，可以起到積極的作用，在提高工作效率的同時(shí)，也會(huì)實(shí)現(xiàn)良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。