皮带输送机远程监控系统研究

王成纲

（汾西矿业设备修造厂， 山西 介休 032000）

引言

皮带输送机是煤矿井下主要运输设备，通过滚筒带动输送皮带运转，从而实现煤炭运输[1-2]。皮带输送机在运输过程中出现故障会给井下正常生产带来严重制约，根据《煤矿安全规程》相关规定，皮带输送机沿线需要安装跑偏、打滑、温度、纵向撕裂等安全监测传感器[3]。对皮带输送机运行状况进行监测，对提高井下煤炭运输系统安全性具有显著促进意义。现阶段矿井使用的监控系统普遍存在自动化程度低、功能不完备、可靠性不强等问题。为此，本文根据煤矿井下实际情况，提出一种新的远程监控系统，该系统集中皮带输送机运行状态监测、远程控制及故障自动诊断等功能，可在一定程度上提升皮带输送机自动化控制程度及运行监控能力。

1 远程监控系统结构

远程监控系统应可实现皮带输送机运行工况监测及运行控制，具体监测内容包括输送机皮带运行速度、张紧力、滚筒振动及温度、电动机电流及温度、减速机轴速及温度、纵向撕裂、跑偏、堆煤及烟雾等，运行控制内容包括软启动、急停及张紧回路、洒水电磁阀等。依据皮带输送机远程监控需要，提出的远程监控系统结构如图1 所示。

图1 远程监控系统结构示意图

远程监控系统结构包括上位机、信息处理模块、机头及机尾下位机、变频器、监控传感器等。上位机置于地面监控中心，通过工业以太网与处理器模块通信，处理器模块与下位机CAN 总线方式连接。处理器模块置于巷道内，主要设备以STM32 芯片组为主，用以对下位机监测信号分析、远程通信。

2 远程监控系统硬件及软件结构

2.1 硬件结构

2.1.1 下位机

远程监控系统硬件结构主要包括下位机、各安全监测传感器等，其中机头下位机主要功能是监测皮带是否出现纵向撕裂、跑偏、堆煤等故障；机尾下位机作用是监测皮带输送机运行工况，实现输送机软启动、运行速度调整，对皮带输送机沿线布置的急停开关、洒水电磁阀等控制。机头下位机结构较为简单，保障下位机有撕裂、跑偏、堆煤等传感器准确连接即可；机尾下位机用以对皮带输送机运行参数监测、运行控制等，结构相对较为复杂，具体结构如图2 所示，监测参数均通过下位机CPU 进行处理分析，并智能控制皮带输送机运行。

图2 机尾下位机结构示意图

2.1.2 监测传感器

皮带输送机沿线布置的各类传感器是实现运行参数监测、远程控制的基础，传感器选择类型、安装位置等均会对监测结果精准度带来影响。文中根据以往研究成果及传感器安装经验，确定各类型传感器型号、安装位置。

速度传感器用以获取皮带运行速度，并通过对比监测速度与滚筒运行线速度来判定是否出现打滑故障，选用的速度传感器型号为GSC6-SC，将传感器置于皮带回撤侧；温度传感器用以对滚筒、电机、皮带等温度进行监测，避免出现温度过高导致设备故障或者火灾等隐患，采用的温度传感器型号为KGW200H，置于输送机机架上，探测与滚筒的间隔为200 mm；烟雾传感器用以监测皮带、煤炭或者电缆等自燃引起的烟雾，采用的传感器型号为GQL0.1，将传感器置于驱动滚筒下风口侧；跑偏监测传感器对输送机沿线皮带跑偏情况进行监测，采用的传感器型号为GEJ-15，传感器分别设置在机头、机尾及输送机中部位置。

2.2 软件结构

2.2.1 运行控制流程

远程监控系统通电先进行初始化处理，后对皮带输送机沿线设备分配IP 地址、循环监测沿线设备是否出现故障；当满足皮带输送机启动要求时，监控系统对自身故障进行排查，向张紧装置发出启动信号、向变频控制装置发出软启动信号，实现皮带输送机正常启动。在正常运行过程中，监控系统会持续监测，当发现皮带输送机运行参数存在异常时，会按照预先设定规则启动洒水程序、报警程序、紧急停机程序。

2.2.2 人机交互界面

远程监控系统人机交互界面是基于LabVIEW 开发的，内置有数据库程序、通信程序，具体人机交互界面如图3 所示。通过人机交互界面可实现皮带输送机检修、集中及就地控制。交互界面可显示皮带输送机运行参数、各传感器监测数据，当发现运行参数存在异常时会发出预警提示。

图3 人机交互界面图

3 现场应用效果分析

将远程监控系统应用到山西某矿2506 主运输巷皮带输送机监控中，2506 主运输巷内布置的皮带输送机长度1503 m，采用的输送机型号为DTL80/50/2×132，经过现场调试后人为随机模拟皮带输送机打滑、跑偏、纵向撕裂及高温等故障，对远程监控系统运行情况进行分析，具体监测结果见表1。

从表1 可看出，皮带输送机远程监控系统可实现打滑、跑偏、高温等故障监测，监测响应速度快，同时可快速定位故障位置。现场应用后，皮带输送机远程监控系统可满足运输巷恶劣环境需要，传感器、下位机、下位机模块等均可靠运行，监测信号传输距离远、传输稳定。

表1 监测结果

4 结语

本文提出一种远程监控系统，该系统可实现皮带输送机运行参数监测、故障预警，并可实现皮带输送机运行远程控制。现场应用实践也表明，该远程监控系统可精准、灵敏判定皮带输送机运行故障，可在一定程度上提升皮带输送机运行可靠性及安全保障能力。