孔庆方、李健
山东隆源矿业工程有限公司 山东省泰安市 271600
摘要：皮带输送机为矿井主要运输设备，其运行效率直接影响矿井生产。山西某矿西井现井下布置有３台皮带输送机，将原煤从井下煤仓中转至地面，由于设备安装时间较长，皮带输送机巡检方式仍采用常规的人工巡检结合局部单片机巡检的方式，基本实现皮带输送机电机过载、过热、跑偏以及断带监测及保护功能，但是各个巡检单元间检测信息不能及时传输，地面监控中心无法掌握井下巡检结果，需专门安排工作人员进行巡检，已经不能满足矿井现代化生产需要。本文基于煤矿皮带运输系统异常状态特征量的识别与检测探讨展开论述。
关键词：煤矿皮带运输系统；异常状态特征量；识别与检测探讨
引言
煤矿开采的机械化程度不断提高，为煤炭企业经济效益的创造提供助力。而在机械设备运行期间，诸多影响因素的存在，致使机械设备出现故障的几率增大。作为现阶段煤矿开采常用设备之一，皮带运输机在运行过程中，受到环境、人为等因素的影响，致使运输机时常出现故障问题，对煤矿开采作业效率的提升产生限制，甚至威胁到工作人员的生命安全。如何消除皮带运输机的常见故障问题，保证皮带运输机的稳定、高效运行，成为各大煤矿企业的研究重点。
1皮带运输机的优势
皮带运输机的广泛运用得益于以下几点：a)皮带运输机可以长距离、连续运输；b)安装过程不烦琐且操作简单，大大扩展了皮带运输机的应用范围；c)工作效率高；d)用电量小，能源利用率高。
2设备组成
现阶段煤矿企业常用的皮带运输机，其设备组成主要器件包括传送带、清扫装置、保护装置、推动设备、结构框架等（如图1）。不同组成装置有着不同的作用，而无论哪一部分装置出现故障问题，均会影响到皮带运输机的稳定运行。
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3工作原理
皮带运输机运行过程中，驱动、传送等装置有着重要的作用，分析该设备运行原理，具体为：运行期间，在传送带作用下，设备内部改向滚筒、传动滚筒、拉紧滚筒的组成会保持持续运行的状态，此时拉紧装置会为运输机提供持续的动力提供。在驱动装置的作用下，设备中的传动滚筒开始运行，而运输机的皮带因自身与传动滚筒之间产生的摩擦力开始运转。皮带运输机运行过程中，传动滚筒与皮带间的摩擦力起到决定性的作用，运输机的转速，以及运输机的具体运行效率，均受到传动滚筒与皮带摩擦力的影响。
4系统功能
皮带输送机原采用局部单片机进行监控，属于自控磨损，对皮带输送机进行改造后采用ＰＬＣ系统进行全局监控。采用的ＰＬＣ系统具有较强的抗干扰能力，经过多年的发展，其硬件、软件结构已经实现模块化，系统的构建时间更短，运行效率更高、可靠性更强。同时ＰＬＣ系统可以对监测数据进行查询、采集、分析、监控等，为矿井皮带输送机自动化运行提供保障，减少运输辅助人员工作量。根据矿井井下皮带输送系统的生产情况，设计的监控平台应可以对皮带输送机的运行状态进行监控。监控平台的核心组件为ＰＬＣ控制器、人机交互界面，ＰＬＣ控制器将采集获取的传感器、开关、变频器以及语音报警装置等设备数据，通过ＰＬＣ控制器进行数据分析后，采用ＭｏｄｂｕｓＴＣＰ数据通信方式将数据传输给监控平台，在对皮带输送系统进行监控的同时，当发现故障时便于在监控平台上显示。矿井井下布置的皮带输送系统包括３台驱动电机，变频器运行数据（运行状态、故障类型及运行参数）通过ＣＡＮ通信方式传输给ＰＬＣ控制器；传感器包括堆煤、速度、烟雾、温度等类型传感器，这些传感器可以对皮带输送机的运行状况进行持续监控，确保皮带输送机可以安全、平稳运行，ＰＬＣ监控器接收到传感器数据后与预先设定值进行比对，当发现存在异常数据时，ＰＬＣ控制器发出报警信息并在监控平台上显示异常点信息点位置；开关类数据包括设备的启动、急停、停止等开关按钮状态，便于对皮带输送机运输系统进行手动控制；在运输系统沿线布置有语音报警装置，当皮带输送机启动、停止或者有其他故障发生时，语音报警装置会发出报警信号。
5常用控制方案比较与选定
PLC全称为可编程控制器，具有性价比高、可靠性高、多功能性、抗干扰能力强、运行能耗低、维修编辑等诸多特点，被人们广泛应用于各类控制系统中。该装置本质上属于基于数字运算操作的电子系统，其使用中通过可编程存储器，借由输入数字量、模拟量等信号的输入输出，在存储器内部存储各类不同的执行逻辑运算和控制顺序及算数运算等操作指令。设备运行时，将预存储数据与实时监测所得数据进行比对分析，实现对皮带运输设备实际运行状态的有效判定，进而选择与其相适应的预存操控指令，实现对皮带运输设备的有效调控，确保其运行符合矿井工业自动化需求。在当今的矿井皮带运输机技术领域，不同控制系统均表现出各自的优势和不足。单片机是一种集成性的系统应用，其优势在于电压低、功耗低、控制性能突出，但需要根据应用环境进行设计才能可靠运行，适用于外界干扰少、温度与湿度适宜的场合。继电器控制系统的关键元件为继电器，其优势在于接线原理简单，通俗易懂，整体成本较低，但缺乏灵活性，运行效率也比较低，且在故障排查和处理方面存在较大困难，一般适用于安装接线量不大、控制系统单一的电路场合。ＰＬＣ就是可编程控制器，其优势在于仅需确定应用需求并相应地完成系统部署就能满足需求，系统成本较低，系统部署的便利性和效率性较高，但必须对采集的特征量信号进行处理才能满足控制需求并发挥系统的强大功能。在微处系器技术和电子技术创新发展的推动下，ＰＬＣ逐渐具备了过程、运动控制及数据交互、处理等新功能，具体表现出运行可靠、功能强大、性价比突出等优势，是当今最受欢迎、应用最为广泛的控制技术，当然也能够充分满足煤矿皮带运输设备的控制需求。本文在对比分析各类控制方案优缺点的基础上，以更加科学合理的ＰＬＣ控制系统为研究对象，并结合当前常见的ＰＬＣ产品，对煤矿皮带运输系统异常状态特征量识别与检测进行探讨。因此，在实际生产中，矿井管理者必须高度重视相关问题，积极组织专业技术力量，通过对皮带运输机控制系统的优化改良，实现作业操控的集中化，从而为整个矿井综合效益的持续增加提供有力支持。
结束语
井下巷道皮带运输系统作为矿井运输高效、持续开展的关键，确保其运行的合理、有效和持续，对于矿井生产的持续高效开展有重要作用。皮带运输机可以实现连续化长距离的运输，是应用较为广泛的运输设备。皮带运输机在煤矿生产过程中发挥着重要作用，保证该运输设备的安全运行意义重大。皮带运输机在运行过程中会出现不同的故障，这些故障均可导致皮带运输机暂停运输，从而影响生产，有的甚至损坏皮带。因此，在皮带运输机正常运行的过程中，应及时检测，及时发现问题，及时排查故障，避免不必要的问题发生，保证高效率生产。针对皮带运输机常见的故障进行了介绍，并对皮带运输机故障检测方式进行了详细阐述，以期为类似问题的解决提供参考。
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