周兆宇
中煤科工集团北京华宇工程有限公司，北京市 100120
摘要：结合我国煤炭行业的智能化发展趋势，介绍了煤矿带式输送机的特点和应用现状，指出了的带式输送机的发展方向，阐述了带式输送机智能化的关键技术。
关键词：煤矿；带式输送机；智能化
0引言
煤炭是我国重要的能源基础和化工原料，为国民经济发展和社会稳定提供了重要支撑。煤炭也是我国最丰富的能源资源，占我国已探明化石能源资源总量的94%左右，是我国最丰富、最基础的能源资源。而且，与其他能源资源相比，煤炭是我国目前最为经济的能源资源。目前，全国煤炭消费量达48亿吨左右。综合考虑我国能源产业现状和未来发展趋势，受资源禀赋、技术经济发展水平等因素制约，未来相当长的一段时期内，煤炭仍将是我国重要的基础能源。
如何实现新时期煤炭工业高质量发展是煤炭行业面临的核心问题。近些年来，煤炭行业一直在探索高质量发展之路。2020年八部委正式发布了 《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》，这对煤炭工业发展具有里程碑意义。该文件为煤炭行业指明了未来的发展方向，符合世界产业科技发展潮流，符合国家发展战略，符合企业发展要求，煤矿智能化已成为不可逆转的大趋势。
1带式输送机的特点及发展概况
带式输送机是一种连续式输送设备，在煤矿中广泛用于原煤的运输。与其他运输设备相比，带式输送机具有运输能力大，工作阻力小，耗电量低、运输距离长，使用寿命长，且对煤的破碎作用小，噪音低、安全可靠等优点，易于实现自动化和集中化控制，尤其对高产高效矿井，带式输送机已成为煤矿智能化建设中的关键设备[1]。
随着越来越多的千万吨级煤矿的出现，长距离、大运量、大功率已经成为近年来带式输送机的发展方向，在我国技术人员的不懈努力下，煤矿井下用大功率、长距离带式输送机的关键技术研究和新产品开发已经取得了很大的进步，如大倾角长距离带式输送机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机等均填补了国内空白[2]。此外我国的一些科研机构等充分的考虑了带式输送机的动态运行时的状态，利用动态分析方法对带式输送机进行了较为全面的研究，同时也应用了自动化控制技术对带式输送机的机电设备进行了开发，并且取得了一定的成效[3]
2带式输送机的智能化发展方向
煤矿带式输送机一般由输送带、托辊、驱动装置、制动装置、改向装置、张紧装置等组成。输送带连接成封闭环形，用张紧装置将它们张紧，在电动机的驱动下，靠输送带(或钢丝绳)与驱动滚简（或驱动轮）之间的摩擦力，使输送带(或钢丝绳)连续运转，从而达到将货载由装载端运到卸载端的目的。
2.1实时监测与诊断技术
输送带是带式输送机的承载机构，又是其牵引机构，是带式输送机中最昂贵、耐久性最差的部件，在输送机运转过程中，输送带受到各种不同性质和大小的载荷作用，处在极复杂的应力状态下，极易产生损害，常见的损害形式有：接头断裂、纵向撕裂、张力超限、火灾、输送带跑偏等等。对于以上安全隐患，应该建立一个集成式的监控系统，用以实现带式输送机的实时监测与综合保护，完整的监测系统应包含输送带张力监测装置、接头定位装置、接头长度检测装置、滚筒速度监测装置、输送带速度监测装置等。输送带张力监测装置、接头定位装置、接头长度检测装置主要监测接头是否存在断裂情况，以及是否存在张力超限的情形，预防输送带断带事故的发生。接头长度监测装置则可以监测接头长度，同时还可用于监测输送带是否存在跑偏。滚筒速度监测装置、输送带速度监测装置同时工作，可以计算出滚筒是否存在打滑现象，防止输送带火灾的产生[4]。以上监测结果，最终由计算机实时进行数据的汇总、储存、标定、诊断和实时展示。实时监测系统与诊断系统的架构如图1所示。
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2.2 集中式多机协同控制技术
煤矿井下主煤流系统中，各个带式输送机之间往往搭接关系较为复杂，各带式输送机独立运行,经常发生设备空运行和利用效率低等问题,为此需要建立集中式的协同控制系统[5]。该系统应包括协同控制器、带式输送机监测控制装置、载荷传感器、煤仓煤位传感器、煤仓给煤机控制器等部分。带式输送机监测控制装置用来监测带式输送机的运行状态，并控制带式输送机的启动与停止；载荷传感器实时检测带式输送机运量；煤仓煤位传感器用于测量煤仓煤位；煤仓给煤机控制器控制给煤机的放煤操作；协同控制器则将采集的各个带式输送机运行状态、运量和煤仓煤位等数据通过环网交换机向工业以太网中进行发布，同时根据接收到的其他区域数据，综合分析，集中调整本系统的控制策略，通过控制各个带式输送机运行速度、煤仓给煤机的放煤量实现主煤流的多机协同控制[6]。主煤流的多机协同控制系统的架构如图2所示。
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2.3 机器人巡检技术
对于带式输送机的故障巡检工作，传统通常采用人工，沿带式输送机进行巡检和维修，这种做法工作量较大、故障检测不可靠、不及时，使得安全隐患大大加重，对带式输送机的安全稳定运行是非常不利的[7]。因而需要建立智能化、无人化的机器人巡检系统，对带式输送机的运行、人员的操作等可视信息进行全方位、多角度的巡检。煤矿井下环境复杂，带式输送机运行条件恶劣，这对传感器的稳定性与精度会有一定影响，所以要求巡检机器人有一定的抗干扰能力[8]。此外巡检系统还应该具有自动充电、实时定位、无线通讯等功能，确保巡检机器人在动力、远程控制、实施数据交换等方面有良好的性能。
机器人巡检系统应该包含的子系统包括：驱动系统、音像采集系统、语音对讲系统、环境检测系统、防撞与避险系统等。驱动系统主要负责控制巡检机器人在轨道上的启停与移动、音像采集系统用于带式输送机实时图像与声音的传回，不仅可以监测煤流情况，还可以监控是否存在人员穿行等违规操作。语音对讲系统用于管理者与现场人员实时交流，方便现场人员发现问题及时汇报，提高处理效率。环境检测系统则用于带式输送机运行环境的温度、湿度、烟雾的连续不间断监测，并对超限情况进行报警[8]。机器人巡检系统的架构如图3所示。
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3结论
当前机械化采煤技术越来越发达，极大的提高了煤炭开采的效率，在煤矿智能化建设的浪潮下，带式输送机作为煤矿生产中不可或缺的装备，也应该充分借鉴他山之石，打通技术壁垒、开展技术融合，发展出一套行之有效的智能化解决方案，通过实时监测与诊断技术、集中式多机协同控制技术、机器人巡检技术等高精尖技术的应用，在煤矿带式输送机软启动、运行参数动态调整、安全风险警示、现场故障排查、人员实时互动等诸多方面，均能产生积极的作用，在提高工作效率的同时，也会取得良好的技术经济效益。
参考文献：
[1]曲建平.煤矿带式输送机现状与发展趋势[J].煤炭科技,2015,04:146-147.
[2]段冰锋.浅谈带式输送机的现状与发展趋势[J].中国机械,2015,04: 112-113.
[3]李金亮,王占贵.带式输送机的技术现状及发展趋势[J].工程技术,2016,23: 225.
[4]胡成,李恩,黄民等.钢绳芯带式输送机实时工况监测与故障诊断系统[J].煤炭科学技术,2003,10: 4-7.
[5]疏礼春.矿井煤流分控中心协同控制系统的研究[J].中国煤炭,2015,06: 84-85.
[6]李继来.煤矿井下主运输煤流线协同控制研究[J].工矿自动化,2017,11: 27-29.
[7]石永峰.带式输送机故障巡检系统的研究[J].测试与诊断技术,2019,06: 115-116.
[8]徐晋伟.煤矿井下主运输煤流线协同控制研究[J].工矿自动化,2017,11: 27-29.
作者简介：周兆宇（1989—），男，山西太原人，工程师，主要从事工作：矿山机械设计工作。