煤矿胶带输送机监测监控与故障诊断系统设计应用.pdfVIP

煤矿胶带输送机监测监控与故障诊断系

统设计应用

摘要：随着人们对煤矿需求量的逐年增多，对煤矿生产质量的要求也在提高。

在我国大小型煤炭生产企业中，胶带输送机是连接井下地面作业区的关键设备，

因其拥有传输量大、低噪声、安全等特点，适合在煤矿井下复杂多变环境中工作。

大大提高了生产效率，改善了工人的作业环境、降低了劳动强度。与此同时由于

胶带输送机自身由胶带运输的特性，在工作中出现打滑、断带、温度过高易燃等

异常情况也时有发生。本文就煤矿胶带输送机监测监控与故障诊断系统设计应用

展开探讨。

关键词：煤矿胶带输送机；监测监控；故障诊断

引言

由于胶带运输机具备能耗小、易于装配的特点，被广泛应用于煤矿地面运输、

运输巷中。随着煤矿开采量以及运输机应用量增加，其经济价值也在逐步增长，

但是在实际煤矿井下开采工作中，利用胶带输送机进行传输时，依旧存在一些安

全隐患，当胶带运输机发生故障时，不仅会影响其工作效率，同时还会导致漏煤

严重和烧毁机电的事故。

1胶带输送机运行原理及故障分析

胶带输送机是一种挠性输送设备，负责井下煤炭物料的输送工作，通过闭合

环形的胶带作为承载牵引结构，并缠绕在驱动滚筒及托辊结构上，依据驱动滚筒

的驱动摩擦力以及托辊装置的承载作用带动物料随胶带一同运行，完成物料的输

送工作。其组成结构主要包括驱动滚筒、胶带、托辊、电机等。基于长距离下进

行煤炭物料输送工作，一台驱动电机很难提供足够的驱动力，因此现有大型胶带

输送机大多采用多滚筒双电机的驱动模式，而胶带输送机在运行过程中常见的故

障包括胶带打滑、撕裂、跑偏以及超载停机等，很大一部分原因是因为在运行过

程中电机功率分配偏差较大造成的负载不平衡问题，从而造成设备的运行故障。

因此通过研究这些故障发生的原因，进而实现胶带输送机的智能化控制运输，对

故障进行预测排除具有重要意义，能够避免胶带输送机的运输事故，减少经济损

失。

2胶带输送机的现状

在日常运输过程中，运输机的头尾部承担着物料装载和卸载的重任，因矿山

内部的复杂性、矿石堆放的不均衡性，皮带受压之后波动的不均匀会使得皮带和

液力耦合器磨损严重，经常需要对其进行维修养护，增加了许多成本。其次根据

煤矿内矿道的结构、深度、矿物品质等因素影响，胶带输送机的驱动方式也分门

别类。在我国大部分胶带机电机普遍采用工频拖动方式进行物料的传输，但由于

技术更新迭代较慢，存在着传动效率低下、电机启动电流较大、大功率运行不均

衡、矿道过长导致机械空载过多等诸多不合理问题，不仅造成生产效率低下，同

时也造成了资源的严重浪费。带式传输机的智能化改造迫在眉睫。对于煤炭企业

来说，在使用胶带输送机过程中要考虑能耗，这是无法避免的。能耗的高低直接

影响着企业的生产成本和经济效益。造成输送机能耗高的原因：胶带输送机在正

常运转工作时，它的速度是守恒的。一旦煤流量减少甚至出现空载现象，设备无

法实时调整运行速度，造成大量电能被消耗；输送机的装载量。在机器的正常运

转过程中，摩擦产生较大阻力，再加上矿石自身的重力，阻力增大带来的后果就

是能耗提高。由于矿山井下环境和产煤量差异，胶带式输送机在运行过程中的行

进速度无法做到根据承载量自行调控，造成运作时阻力增大，实际能耗增高。

3煤矿胶带输送机监测监控与故障诊断系统设计策略

3.1远程集中操控模块

一般来说，大多数传统胶带运输机的控制系统都是通过模拟盘和操作盘展开

全面控制，而远程操控系统可以利用上位机对整个胶带运输系统的设备运行模式

进行远程操控和监视，在上位机的显示器上，能够将胶带运输机的驱动系统、电

机、制动系统等不同系统的运行状态数据和报警数据进行实时展示，同时还可以

对各个设备的实际运行状态进行合理选择，实现自动化远程控制和操作。

3.2功率平衡智能化模糊PID控制器的设计

在传统的主从控制方式中主要采用PID控制器实现其功能。虽然，传统的

PID控制器控制精度较高，但是在整个控制过程中超调量较大，稳定性较差。而

且，传统PID控制器的自适应能力较差，对于工况负载、载荷变化频繁的胶带输

送机而言，其最终的控制效果无法从根本上解决功率不平衡的问题。因此，本文

将设计一款智能化的模糊PID控制，实现对胶带输送机的快速响应且稳定的控制

器。所谓智能化模糊PID控制器指的是在传统PID控制器的基础上，引入模糊控

制算法，使得可对PID控制器的比例、积分以及微分三个环节的系数进行动态调