煤矿中皮带运输设备的故障分析及监测处理

任 聪

(山西霍尔辛赫煤业有限责任公司，山西 长治 046600)

0 引 言

皮带输送设备属于连续输送设备，其能够实现长距离的运输，运输能力非常强，而且所需成本较低，因此，可以更好的进行自动化控制，同时也能够进行远程监测。近年皮带输送设备在我国煤矿生产过程中的应用非常广泛，皮带输送设备的效率以及运行情况会对煤矿效益以及生产安全性带来直接影响。若是在皮带输送设备运行过程中发生烟雾、跑偏、撕裂以及堆煤等故障，不仅会降低皮带输送设备的效率，还有可能影响煤矿的正产生产，甚至会造成较为严重的事故，对作业人员的生命安全造成严重威胁。在煤矿生产过程中，以往对皮带输送设备进行故障监测多是通过人工方式完成，对皮带输送设备的故障以及事故处理也主要是事后处理，无法确保煤矿生产的安全性。因此，要求煤矿企业应当构建更加全面的在线监测系统，以实现对皮带运输设备故障的实时监控，及时的对故障隐患加以分析，从而确保输送设备能够安全运行。

1 皮带运输设备构造介绍

霍尔辛赫煤矿西翼二采区皮带输送设备总的设计运输长度值为2 700 m，输送设备的带速设计值为3.2 m/s，皮带输送设备的设计运输能力为1 500 t/h，初期安装总长度值为950 m，皮带输送设备驱动方式为双滚筒两电机的方式，电机具体位置分布如图1。

图1 皮带输送设备结构示意图

在该皮带输送设备中，还有清扫装置以及支撑装置等，而最为核心的部件是皮带输送设备的电机以及皮带。皮带输送设备的电机通常很少发生故障，不过电机出现故障一般都会带来较为严重的影响。目前发生故障多是皮带部件，皮带部件是动力传输的重要部件，同时也是和煤直接接触的部件，皮带部件在煤传输过程中发挥的作用极大。

2 皮带输送设备的故障分析及处理

2.1 皮带输送设备跑偏问题

2.1.1存在的问题

霍尔辛赫煤矿西翼二采区皮带输送设备运行时，皮带部件会受到很多外力影响。若是皮带输送设备处在正常运行状态，皮带将绕特定中心轴运动，完成运煤作业。由于皮带在运输煤炭的过程中，煤在皮带表面的分布不均匀，导致皮带受力不平衡，从而会使轴心作用力出现偏转，造成皮带跑偏，这使皮带的正常运输方向无法继续维持，会严重影响皮带输送设备寿命。另外，发生皮带跑遍问题时，还极易引发皮带着火事故，从而对煤矿安全生产造成较大威胁。

2.1.2问题产生的原因

霍尔辛赫煤矿西翼二采区皮带输送设备运行时，因为皮带的作用导致运输机受力出现一定改变，由于运输机处于高速的运转状态，若皮带所受外界作用力存在偏差，皮带受力会出现较大变化，这主要是因为皮带安装或者检修时，未能确保皮带松紧程度处于适宜状态，一旦外界作用力稍有不平衡，便极易导致皮带跑遍。

2.1.3处理措施

在皮带安装过程中应当将螺栓调节好，确保两者接触的面积最大，这样便能够确保受力的最大化，最为关键的是要保证煤矿采区皮带输送设备皮带松紧度调整至适宜状态，确保皮带可以处在相对平衡的作用力之下运行。

2.2 皮带输送设备打滑分析

2.2.1存在的问题

霍尔辛赫煤矿西翼二采区皮带输送设备运行状态在很大程度上和摩擦系数有关。在皮带输送设备运行时常出现受力不均，使得皮带所受到的摩擦力随时变化，若皮带受到的摩擦力低于临界值，便会导致皮带打滑，进而皮带输送设备的运行效率减小，而且由于皮带发生打滑产生较多热量，将加速皮带老化，会导致电动机发热量较大，引起发动机烧毁。皮带摩擦力不均匀还容易出现皮带着火，可能导致瓦斯爆炸事故的发生，对煤矿安全生产带来极为不利的影响。

2.2.2原因分析

霍尔辛赫煤矿开采过程中，存在一定的“水煤”问题，在煤炭运输的过程中，一些水分将不可避免的溅至皮带背面或者滚轴之上，使得皮带所受摩擦力减小，出现皮带打滑。另外，由于皮带在安装或者维护过程中张力不足，同样也会使皮带受到的摩擦力减小，同样也将导致皮带打滑，以上这些因素均是霍尔辛赫煤矿西翼二采区皮带输送设备出现皮带打滑问题的主要原因。

2.2.3处理措施

遇到“水煤”现象时，要及时将喷淋装置关闭，同时点动给煤机开关，避免给煤数量过大，从而有效防止皮带打滑出现。对设备要开展全面的检修以及维护工作，对于重要的零件要及时上油与更换处理。而且，要通过皮带运输设备在线实时监测系统，有效监测皮带的负荷以及摩擦力，及时了解皮带输送设备运行情况，避免发生皮带打滑故障。

3 皮带运输设备故障监测系统

霍尔辛赫矿利用的皮带运输设备故障监控系统能够对皮带运输设备的实时运行参数加以监测，在皮带输送设备出现异常问题的情况下及时预警，停车检修，减少维修时间，降低停产所造成的经济损失，并最大限度的确保作业人员生命安全。

3.1 皮带运输设备故障监控系统结构

霍尔辛赫煤矿所构建皮带运输设备故障监控系统的具体结构如图2所示。

图2 霍尔辛赫煤矿皮带运输设备故障监控系统结构

霍尔辛赫煤矿所构建的皮带运输设备故障监控系统结构，基本和大多数煤矿采用的皮带运输设备故障监控系统结构相同，不过，在这一系统中还设置了井下MCGS 嵌入式触摸屏，这样井下作业人员也能随时对皮带运行情况进行监控，发现皮带出现故障可以更加及时的处理，从而更好的确保了煤矿生产的安全性。

3.2 皮带运输设备故障监控系统各功能模块

(1) 物理层中包含有振动传感装置、温度传感装置等数据收集装置，这些装置的功能是对皮带输送设备各项运行参数加以收集。振动传感装置接线图如图3所示，其输出信号为4～20 mA电流信号，并且再利用隔离放大装置将这一信号转变为0～5 V电压信号，然后将信号输送到八路EM231模拟量扩展模块之中。

温度传感装置接线图如图4所示，其输出信号为4～20 mA电流信号，该信号会被直接的输送至四路EM231模拟量扩展模块之中。

(2) 数据收集以及传输层也就是位于井下的3个PLC分站，PLC分站实物图如图5所示。其包含有PLC装置以及MCGS 嵌入式触摸屏，利用PLC以及相应的扩展模块确保能够在线实时监测皮带运输设备故障问题，同时还能对监测数据进行分析与处理，而MCGS 嵌入式触摸屏则可以显示监测信息，还能够和上机位进行通信。

图3 振动传感装置接线图

图4 温度传感装置接线图

图5 PLC 控制柜实物图

(3) 信息处理层便是上位主机，其主要的功能是可以将皮带输送设备具体运行情况显示到显示设备之上，还能够实现数据信息的记录与查询，同时可以对故障进行预警。

4 皮带输送设备故障诊断实例

霍尔辛赫煤矿西翼二采区皮带输送设备的电机装置前轴轴承位置，在径向监测到较为剧烈的振动，而且振动值超出了预警值，故障监测系统显示设备处于异常运行状态。电动机工频为25 Hz，对于皮带输送设备所采集数据信息加以处理与分析，得出电动机前轴位置处轴承径向的振动幅度达到了9.7 mm/s，超出了预警数值9.0 mm/s。利用故障诊断专家系统针对这一故障问题加以对比分析，在故障数据信息库中寻找到了类似故障问题，然后进行多次推理，得出皮带输送设备出现的故障问题为转子不平衡故障，在对皮带输送设备电动机转子进行检查验证后得出，故障诊断结果完全正确，说明皮带输送设备故障监测系统具有较高的准确性，能够及时发现皮带输送设备运行过程中存在的故障问题，从而可以确保煤矿生产中拥有更高的安全性。

5 结 语

皮带输送设备的效率以及运行情况会对煤矿效益以及生产安全性带来直接影响。若是在皮带输送设备运行过程中发生烟雾、跑偏、撕裂以及堆煤等故障问题，不仅会导致皮带输送设备的效率有所降低，还有可能影响煤矿的正产生产，甚至会造成较为严重的事故，对作业人员的生命安全造成严重威胁。因此，应当结合煤矿皮带运输机实际情况，建立皮带运输设备的故障监控系统，实时了解和掌握皮带运输设备的运行状态，做到故障前发现异常并解决问题，以有效的避免恶性事故发生，减少不必要的经济损失，保证皮带运输设备安全可靠的运行。

参考文献：

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