掘进工作面带式输送机保护系统分析

掘进工作面带式输送机保护系统分析
摘要：本文以带式输送机保护系统为例，对该系统的结构、主要故障问题进行分析，并阐述该系统的软硬件设计方式，最后分析该系统各项功能的应用情况，包括速度检测、烟雾检测以及跑偏检测等方面。

力求通过本文研究，使输送机保护系统更加智能高效，在更多运行环境下灵活应用，满足当前煤矿业生产建设的技术要求。

关键词：掘进作业面；带式输送机；系统设计
引言：当前社会经济向前迈进，煤矿行业也得到迅速发展，尤其是在综掘设备逐渐普及后，矿井巷道的掘进效率进一步提升，断面也逐渐扩大，煤炭和岩量也随之增长。

在实际作业中，带式输送机的作用不可忽视，拥有距离远、运输能力强等特点，在掘进作业面中得到广泛应用。

为保障该设备的安全使用，还应设置专门的保护系统，对系统运行中皮带断裂、烟雾等故障进行监测，最终取得理想的应用效果。

1带式输送机保护系统结构
在实际运行中，该设备受多种因素影响，很容易出现故障问题，如皮带打滑、断裂、电机故障等等。

以皮带断裂为例，主要是在工作中托辊承受压力过大，在运转期间出现异常但没有及时处理，由此埋下安全隐患，在后续工作中皮带运行达到极限，最终断裂。

为避免上述问题发生，应派遣专业人员进行监管，及时发觉各部件存在的问题，并采取有效解决措施，使系统结构更加完善，能够长久的安全稳定运行。

结合实际应用情况，对此类系统的设计结构进行分析。

该系统包含类型较多，不同部位的应用优势有所区别，只有各个组件紧密协作，才可使系统保护功能得以充分发挥，为煤炭运输提供更多助力，促进工作效率和质量的全面提升。

在该系统中，主要包括信号处理单元、保护传感器、通信接口、集控室等等，具体如下。

1.
保护传感器。

该设备可对输送机中不同控制设备状态进行监测，输出电流信号为4—20mA之间，并利用A/D转换器转变，选用抗干扰性较强的电源，借助软件过滤输入信号。

2.
信号处理单元。

该部门重点对传感器传输信号进行加工处理，如放大、过滤、转换、重放以及存储等等，经过处理后取得更优质的信号。

3.
集控室。

属于综合平台中的工作站，可充当监控系统主站，负责监控煤流运输系统，再连接综合信息网，实现信息共享目标。

在计算机中将此类输送机的多种参数、动态模拟图等展现出来[1]。

4.
通信接口。

主要作用在于充当集控室与监控间的桥梁，该系统利用RS485串口将信息传递到通信模块，因该接口是由差分接收器、平衡驱动器联合而成，具有较强的抗噪音能力，支持远距离通信，可利用其完成掘进面的监测分站与地面间的信号传输工作。

通信接口可变为RS232串口，将信息传递到主控柜，为后续信号处理提供更多便利。

2带式输送机保护系统设计与应用方法
2.1系统设计
2.1.1硬件设计
该系统中的硬件以PLC为控制核心，利用多种类型传感装置采集带式输送设备的主要参数；还应配置与之相符的通讯协议，达成数据传输目标，再由PLC装置对比所采集到的数据信息，明确皮带机此时运行情况。

运输设备执行机构可依照对比分析结果发号施令，选择型号为2080-LC50-48QWB的PLC核心控制器，以直流方式供电。

在系统运行环境中，不但带有28路直流电输入口，还配备20路继电端口，并根据作业需求增设5个拓展口，使掘进面生产需求得到充分满足，各类信息得到妥善处理。

选用型号为TPC1061触摸屏，通过覆盖整个矿区的以太
网进行数据通信传输。

此外，硬件设计还应结合带式运输设备的工作环境配置相应的传感装置类型。

以温度传感器为例，选用型号为GWD100的设备，可适应作业环境内的多种温度。

再如堆煤传感器，选用型号为GUJ30的设备，使超速故障、皮带打滑等故障得到及时准确的监测。

跑偏传感装置，选用GEJ30型号的传感设备，使皮带运行监测更加高效；选用GVD1200型号的皮带撕裂传感器；选用型号为GJC/100的瓦斯传感器，对风流瓦斯浓度进行准确测定；设置防爆型感应装置，使掘进作业面的环境安全控制要求得到充分满足。

2.1.2软件设计
该系统的软件设计主要为编程软件、组态软件、上位机软件等等。

其中，以MCGS嵌入软件为组态软件，该软件不但可使触摸屏兼容，还可在软件内增设多样化配置形式，达到运行模拟目标。

为满足工业建设需求，还可在软件内部设置个别组态画面，技术人员可直接选取，工作效率更高。

选用PLC装置和与之匹配的编程软件，因此类软件带有线上调试功能，可依靠多样化通讯方式达到输送机安全监测的目标。

选用型号为Factory talk 7.0的上位机软件，此举不但可将服务器融入到集控室内，并在网络支持下检验皮带机运行全过程，将全部运行数据整合起来，依靠软件平台提高运输设备的应用效率[2]。

2.2系统应用
2.2.1速度检测
在系统应用中，通过检测胶带运行速度、滚筒运行速度获得速度差，验证是否出现打滑故障。

因煤矿掘进面环境较为恶劣，粉尘量较大、潮湿、设备运输距离较长，为维修养护带来诸多不便，可利用频率量传感器进行速度检测。

在保护系统应用中，利用磁电式传感器检测胶带运输速度，包括磁铁与感应线圈两个部分。

将前者安装在传动轴上，当轴体转动后磁感线圈便会形成电脉冲，与传轴的速度相对应，可根据脉冲频率得到运行速度。

在滚筒速度检测中，可利用光电式传感器进行采集，在筒的端部设置发光管、光电管等，使光线穿透转盘开孔后，融入光电管内，并释放电信号，便可检测到该滚筒的运行速度。

2.2.2烟雾检测
在该系统应用中，采用型号为GQQ0.1的烟雾传感器，可根据电压转换器确定烟雾位置、浓度，并传输出与烟雾浓度成正比的电信号，利用放大器、处理电路等对烟雾报警信号进行接收和响应，并记录故障数据，在严重情况下自动停车，有效预防安全事故发生，避免不必要的经济损失。

此类传感器的精度较高、设定便利、无需校对，十分稳定可靠，且具有洒水防火功能，当温度超过设定值时自动洒水，适用于潮湿的井下作业。

2.2.3跑偏检测
为了更加全面准确的了解胶带运行状态，将跑偏检测设备安装到本系统内，并与PLC相连接，带有两级动作保护功能，分别为跑偏报警、输送器紧急停工。

在输送设备应用中，一旦胶带偏离原定轨道，与检测器的立棍相互触碰，立棍便可在胶带运动的同时发生转动，当偏离程度超过设定值时，立棍便会出现偏移角，为胶带跑偏程度判定提供依据。

当偏移角度超过12°时，此时启动一级保护开关，起作用在于发出预警，使检测信号能够传递到跑偏调整装置中，在持续运行的基础上进行胶带轨迹纠正；当角度逐渐扩大，增加到30°时，启动二级保护开关。

该装置与PLC相连，在胶带跑偏较大的情况下停机，在安全环境下进行轨道校正，待故障得到妥善处理后，立棍将自动回归原位。

结论：综上所述，当前煤矿行业朝着现代化、智能化方向发展，对输送机结构、性能等方面提出更高要求。

为解决以往带式输送机运行中的常见故障问题，应对该设备从软硬件方面着手创新，使其各个部件都能紧密配合，有效避免和减少跑偏、皮带断裂等情况发生，并对速度、跑偏、烟雾等问题及时准确的监测，全面提高煤矿行业生产效率，推动其可持续发展。

参考文献：
[1]徐凯，张崇高，李生奇.基于ZigBee技术的带式输送机保护系统研究[J].陕西煤炭,2018,178(05):55-57.
[2]梁建俊.综采工作面带式输送机无人值守系统分析[J].机械管理开发,2018,033(010):254-255.。