带式输送机自动监控巡检系统的设计应用.pdf

238.江西煤炭科技2023年第3 期带式输送机自动监控巡检系统的设计应用范高鹏（山西璐安元丰矿业有限公司，山西吕梁0 3 3 2 0 0）摘要：为解决输送机巡检维护效率低的问题，提出设计使用自动监控巡检系统对带式输送机运行进行巡检维护，设计应用表明，自动监控巡检系统具有安装方便、维护简单、运行良好，检测效果完善，且单班减少人员16 名，年节省人力成本153.6万元。关键词：带式输送机；巡检；自动监控巡检系统中图分类号：TD528+.1;TD67Abstract:To solve the problem of low efficiency in conveyor inspection and maintenance,it is proposed to design and use anautomatic monitoring and inspection system to inspect and maintain the operation of belt conveyors.The design and applicationshow that the automatic monitoring and inspection system has the advantages of convenient installation,simple maintenance,goodoperation,perfect detection effect,which reduces 16 personnel per shift and saves an annual labor cost of 1.536 million yuan.Key words:belt Conveyor;inspection;automatic monitoring and inspection system矿井开采中，带式输送机经常会发生跑偏、打滑等问题。带式输送机运行均有相应的巡检配置，为人工或者人工+定点监控，需投人大量人力，人工效率较低且实时性差，人员疲劳等还可能引起重大安全事故；定点监控需布置较多设备，安装布线繁琐，且检测范围有限2 。因此自动监控巡检就成了一个可行的途径。1工程背景山西安元丰矿业地处山西省吕梁市，井田东西走向约13 km，南北走向约12 km，井田面积82km,煤炭存储量9 亿t，可采存储量4亿t，设计产能12 0 Mt/a，服务年限在50 年以上，采煤设备均采用国际先进的综采设备，并设计有信息化系统综合管理开采信息。目前该矿井采用人工+监控的方式来巡检带式输送机运行。人工+监控的带式输送机监控巡检方式能在一定程度上减轻人力需求，但仍需部分人力参与，综合来看效率并不高。当前带式输送机的运行及维护效率已经影响到了工作面正常生产。为了保证带式输送机运行与工作面一致，且控制其检修维护时间小于工作面设备检修维护时间，提出设计带式输送机自动监控巡检装置，有效减少用工量，切实提高带式输送机巡检维修效率，文献标识码：BDesign and Application of Automatic Monitoring and Inspection System in Belt ConveyorFan Gaopeng(Shanxi Luan Yuanfeng Mining Industry Co.,Ltd.,Lvliang,Shanxi 033200)以保证矿井生产工作高效开展。2方案设计2.1矿井带式输送机运行方式及相关参数(1)运行方式该煤矿生产模式采用常规的三班倒生产模式，具体配置如表1所示，一般情况下生产安排在中班和夜班,早班8 12 点检为维修、维护时间。表1山西璐安元丰矿业生产排班序号班次人员配置1早班2中班3夜班4轮休(2)相关参数矿井主斜井带式输送机于2 0 12 年投入使用，机长L=1218.25m，倾角15。主斜井带式输送机为头部卸料、尾部受料机型，采用头部3 驱动方式驱动,带宽B=1800mm,带速V=05m/s,配置有完善的减速机、制动器，运输长度为12 18.2 5m，运行环境比较恶劣，工作环境中存在有CH4、CO、HS等有毒有害气体及煤尘。2.2自动监控巡检系统方案介绍自动监控巡检系统依赖自动巡检装置来设文章编号：10 0 6-2 57 2（2 0 2 3)0 3-0 2 3 8-0 312司机2 人、检修8 人、巡检2 人6司机2 人、检修2 人、巡检2 人6司机2 人、检修2 人、巡检2 人8司机2 人、检修2 人、巡检4人分工2023年第3 期计，利用传动设备，并在主斜井合理位置设定巡检轨道，采集、传输并存储相关运行信息，如：现场运行图像、声音、温度、烟雾等3 。自动监控巡检系统包括自动巡检设备本体、通讯模块、传动系统等，具有自动换向、限位停机、定点校正等功能。自动巡检设备在传动系统的驱动下沿轨道往复运行，实时监控采集运行范围内带式输送机设备相关监控数据，并经通信模块传输至终端控制平台，控制平台实时显示自动监控巡检设备的运行状态，并通过分析接收到的数据信息，实时分析计算，如有超出正常值，将立即做出故障判断，指导相关人员进行维护。3自动监控巡检系统结构设计3.1整体布局输送机非行人通道侧空间间距较小，行人通道侧与巷道壁间距0.6 5m，自动监控巡检系统吊挂点高度为2.9 5m。自动监控巡检系统长X宽X高约为：1mmX320mmX550mm。安装布置时，设计在输送机单侧只安装一套，实际上一套巡检设备监控范围已经较为全面，如图1所示。1:50江西煤炭科技(1)搭载设备功能确定搭载设备的确定基于输送机运行环境条件以及监控巡检的内容，巡检系统应能自动监测跑偏、撕裂、打滑、断带、异响等皮带故障，以及烟雾和有毒气体如甲烷、CO等含量，搭载设备按检测内容选定，且应使用防爆型设备。具体功能有：图像采集传输功能，采用搭载摄像头来实现，摄像头要求可在高湿度，低光照、有煤尘的环境下准确无误地工作，具备防水防尘及抗震性能；声音采集传输功能；烟雾检测传输功能；温度检测传输功能；有害气体检测传输功能。数据采集传输通过传感器实现4。系统具备以太网联网功能，可实现远程监控5。C(2)行走机构设备搭载平台配置前后两组驱动轮，由一台步进电机驱动，具体结构如图3 所示。2239.是456781-驱动轮;2-支撑轮；3-导向轮；4-驱动支架；福5-夹紧臂;6-压缩弹簧；7-螺母；8-夹紧螺杆电1150B-1806501850图1自动监控巡检系统布置3.2机械结构设计自动监控巡检系统机械结构主要包括搭载平台、搭载设备、行走机构等。具体硬件部件包括联轴器、驱动、轨道、检测模块、传感器、摄像头以及充电装置等，如图2 所示。356781-驱动;2-联轴器；3-供电模块；4-轨道；5-传感器；6-检测模块；7-充电模块；8-摄像机图2 自动监控巡检系统布置图3 行走机构结构(3)充电模块1150采用电池组供电，在巡检装置本体配置电池组，并配置电量监测装置实时监测电池组的电量及运行状态6 ,监测的数据可以传输给控制器，控制器根据数据信息可实现在电量不足的情况下下发充电命令，具体工作过程如图4所示。开始巡检电量检测能否完成一个巡检周期？香充电图4充电模块工作流程3.3楼数据采集系统自动监控巡检系统数据采集环节包含众多传感器组件，系统构成如图5所示。系统运行参数经240.各传感器采集传输至数据处理器，数据处理器对数据进行分析处理发送至无线终端及控制器，无线终端及控制器即可对数据进行相应监控分析，保证现场输送机正常运行。交换机数据处理无线终端器电源稳压单元控制单元图5数据采集系统4工程应用4.1实实际工程配置实际应用所设计巡检方案。矿井主斜井安装主提升系统，配置钢丝绳芯带式输送机，主斜井长1200m，带式输送机安装长度12 18.2 5m，倾角12，带速0 5m/s，带宽1.8 m,带强ST/S5400。带式输送机双驱动滚动，配置3 台变频电机，运输能力3 50 0 t/h。同时还配有1套制动器、2 套逆止器，3 套全断带抓捕器、1套润滑系统、1套皮带秤、1套检修缆车等辅助设备，自动监控巡检设备运行过程中需要对带式输送机及其辅助设备整体巡检，设计一个小班巡检2 次。4.2试验运行妥善安装自动监控巡检系统，并全面检查，确保安全无误的情况下首先在带式输送机停机状态下空运行，安排相关人员随行巡检，观察运行过程中是否有干涉或未考虑到的影响因素，并检查巡检系统运行是否可靠准确，确保整个系统可安全有效地投人使用。检查无误后,开启主斜井带式输送机，同时开启自动监控巡检系统，对带式输送机进行巡检，所有设计巡检部位都巡检到位并完善记录一个巡检周期巡检的数据信息，及巡检系统运行一个周期的相关信息，如时间、电池耗电量、数据传输性能等。为评价自动巡检系统工作性能，在相同条件下，利用原有的输送机巡检方式“人工+监控”方式对带式输送机进行巡检，记录同样的数据内容。人为设置相同的输送机故障，分别使用自动巡检和人工巡检方式对故障进行巡检统计并处理，记录统计故障耗时及处理故障耗时。4.3结果分析自动监控巡检系统在试验运行中，运行良好，结构设计与巷道、输送机相对匹配，检测内容完江西煤炭科技善，安装使用过程便利。运行期间运行路线、周期均与设计目标一致，对输送机发生的异常信息能及时准确地反馈至控制平台，从而快速解决问题，保证输送机高效运行，相比人工巡检方式，节省了温度传感器！故障反馈及处理时间，同时大幅度降低了人工成温度传感器2本,如表2 所示。烟雾传感器声音传感器电机2023年第3 期表2 自动及人工巡检方式人力成本统计摄像机1序号巡检方式摄像机2三小班：12 人+6 人1人工+监控+6人+8 人，共3 2 人三小班：8 人+2 人+2自动巡检2人+4人,共16 人电池自动巡检方式人员配置减少16 人，人均工资3总结0.8万月，年节省费用153.6 万元。5结论1)带式输送机作为矿井生产的关键设备，实际运行中运维人力成本比重较大，以山西潞安元丰矿业为工程背景，提出设计自动监控巡检系统对带式输送机运行进行巡检维护。2)首先对自动监控巡检方案作整体介绍，再对巡检系统进行结构设计，包括系统布局、机械结构、数据采集系统。3)实际应用所设计的自动巡检系统，并在同样的条件下利用矿井原有的巡检方式巡检，分析对比两者工作情况，结果表明所设计的带式输送机自动监控巡检系统安装方便易维护、运行良好无干涉,检测内容完善，相比原有方案降低了人力投人，节省了人力成本。参考文献：1王晓波.DTL型皮带输送机故障分析与装置优化J.江西煤炭科技，2 0 2 2(3)：2 0 3-2 0 5.2汪健康.智能带式输送机巡检机器人的研究与设计J.陕西煤炭,2 0 2 1,40(S2)：10 2-10 4,112.3李翔.长距离带式输送机巡检系统研究J.江西煤炭科技,2 0 2 2(2):18 0-18 2+18 5.4周勇.带式输送机状态监测系统的设计与实现J.十堰：装备维修技术,2 0 19(4)：6 6.5杨瑶，苗长云.基于以太网的带式输送机监控系统软件设计J.沈阳：仪表技术与传感器，2 0 19（7)：51-56.6】方崇全.煤矿带式输送机巡检机器人关键技术研究J.北京：煤炭科学技术，2 0 2 2,50（5）：2 6 3-2 7 0.作者简介：范高鹏（198 5一），男，山西运城，2 0 0 9年毕业山西煤炭管理干部学院，专科学历，助理工程师，研究方向：矿山机电。收稿日期：2 0 2 2-0 9-0 2人员配置/人153.6万元轮休4人编辑：项元海年费用307.2万元轮休8 人备注