井下带式输送机智能安全监测保护系统设计.pdf

2019 年 7 月2019 年第 7 期 0引言 带式输送机作为煤矿井下生产运输中的关键机械设 备之一，对矿井综合效益的获得有着直接影响。伴随着 现代科学技术的不断进步，过去常规的带式运输机作业 方式越发不适应矿井现代化生产需求，在确保矿井生产 效率提升的同时，对井下运输机工艺进行改良意义重大。 借助现代化电子监控技术，实现对带式运输机运行的智 能安全监测便是确保其运行有效性的重要手段之一。 1井下带式运输机安全监测设计分析 1.1运输机结构 图 1 为井下带式运输机结构示意图，其主要构成 组件包括运输皮带、上下托辊、电机驱动装置、张紧 装置、传动滚筒、改向滚筒和机架等。在井下生产运 输中，这些组件相互配合协作，方能实现对采出煤炭 的有效运输[1]。 1.溜槽；2.上托辊；3.下托辊；4.机架；5.运输皮带；6.改向滚筒； 7.传动滚筒；8.张紧装置；9.电机驱动装置；A.截面位置。 图 1井下带式运输机结构示意图 1.2运输机安全监测分析 井下带式运输机使用中常见的故障隐患如下a 皮 带打滑故障。需监测煤炭运输中的皮带运行速度和滚筒 线速度。b 皮带断带故障。需监测运输机皮带张紧力。 c 电机故障。应监测运输机正常运行时的电机电压、 电流、温度、转子转速和振动情况。d 跑偏故障。应 监测皮带运行时的跑偏角度。e 皮带堆煤故障。应布 设堆煤传感装置，对落煤和皮带接触点开展监测。f 瓦 斯安全故障。需监测巷道风流中瓦斯浓度。g 火灾风 险。应监测作业环境中的烟雾浓度及空气温度。h 皮 带撕裂故障。应监测托辊所承受压力[2]。 井下带式运输机运转过程中，一旦出现异常而未能 得到及时有效处置，很大程度上会诱发各类安全事故， 从而对生产作业的正常开展乃至作业和人员安全造成 威胁，因此对相关运行参数进行实时监测，通过数据对 比分析，提前发现安全隐患，并及时处置，对矿井持续 发展意义重大。本次安全监测便是基于这一需求所设计。 2井下带式运输机智能安全监测保护系统设计 2.1硬件系统设计 2.1.1硬件构成分析 本次设计的井下运输机智能安全监测保护系统以 PLC （ 可编程逻辑控制器 ） 为控制核心，借助各类传感 装置对皮带机运行参数进行收集，并通过配套的通讯协 议开展数据传输，再由 PLC 装置对所收集数据开展综 合对比分析，从而判定皮带机实际运行状态，进而根据 所得结果发出指令，操控运输机执行机构做出相应动 作。作业时，所有涉及到的作业过程均能通过服务器终 端进行询问查看。图 2 为安全监测方案构成示意图。 硬件系统核心控制器选用型号为2080-LC50-48QWB 的 PLC 装置，该装置运行采用直流供电，具备 28路直流 电输入端口和 20 路继电输出端口，同时自身还配设有 收稿日期2019-05-24 作者简介高振中，1968年生，男，山西浑源人，1993年毕业于山 西矿业学院工业电气自动化专业，工程师。 井下带式输送机智能安全监测保护系统设计 高振中 （ 大同煤矿集团设计研究有限责任公司，山西 大同 037003 ） 摘要 在分析带式运输机安全监测设计的基础上，对井下带式运输机智能安全监测保护系统的设计开展了探究，并对其 的实现做出分析。而所设计系统的实际应用效果表明其有效提升了带式运输机运行安全性和有效性，对矿井综合效益的 获得有着积极作用。 关键词 矿井；带式运输机；PLC；智能监测；安全保护 中图分类号 TD528文献标识码 A文章编号 2095-0802-201907-0099-02 Design of Intelligent Safety Monitoring and Protection System for Underground Belt Conveyor GAO Zhenzhong Design and Research Co., Ltd. of Datong Coal Mine Group, Datong 037003, Shanxi, China Abstract Based on the analysis of the safety monitoring design of belt conveyor, this paper explored the design of intelligent safety monitoring and protection system for underground belt conveyor, and made an analysis of its realization. The practical application effect of the designed system shows that it improves the safety and effectiveness of belt conveyor operation effectively, and has a positive effect on the comprehensive benefit of the mine. Key words mine; belt conveyor; PLC; intelligent monitoring; safety protection （总第 166 期） 技术研究 123456 8 9 2 3 4 A A A-A 7 99 2019 年第 7 期2019 年 7 月 图 3运输机智能安全监测保护系统组态界面图 5 个拓展口，能外联通讯模块或 I/O （ 输入 / 输出 ） 模块， 能完全满足井下生产对信息处理的需求。服务器终端触摸 屏选择型号为 TPC1061 的 10 寸屏 （ 1 寸≈3.33 cm ） ，能 借助覆盖全矿井的工业以太网同 PLC 实现数据通讯。服 务器选用型号为 IPC-610 的工况机及配套装置。 2.1.2传感装置选型分析 结合井下带式运输机作业环境对传感装置型号进 行选择。其中温度传感装置型号为 GWD100，能适应井 下不同的温度环境；堆煤传感装置型号为 GUJ30，需布 设在井下特定位置开展监测作业；烟雾传感装置型号 为 KGQ-1；速度传感装置型号为 KG5007，能用于皮带 超速或打滑的监测；跑偏传感装置型号为 GEJ30，可有 效监测皮带运行状态；皮带撕裂传感装置型号为 GVD1200，属于防爆型感应装置，可有效满足井下作业 安全需求；瓦斯传感装置型号为 GJC/100，可对风流瓦 斯浓度进行精准测定，测量精度可达 0.01。 2.2软件平台构建 整个智能安全监测系统所用软件主要有编程软件、 组态软件和上位机软件。其中编程软件选用同 PLC 装 置相配套的 Micro850 系列，该软件内设有 PLC 编程环 境和在线调试功能，并配设有多种通讯模式，可以充 分满足井下皮带机安全监测需求。组态软件选用 MCGS 嵌入式软件，其能确保实现对触摸屏运行的有效兼容， 同时软件内设有多种配置形式，并可进行运行模拟。 此外，为满足不同工业使用需求，软件内设有部分组 态画面以便作业人员直接选取，提升了操作便捷性。 上位机软件型号为 factory talk 7.0，该软件可确保服务 器在集控室内通过以太网便可对井下皮带机运行全状 态进行实时监测，同时还可将运行参数进行汇总，产 生相应的图文信息，作业人员仅需在操作终端进行操 作选取，即可了解设备运行的各个状态参数。 3井下带式运输机智能安全监测保护系统的实现 借由硬件与软件两系统的构建和配合，实现了对 带式运输机智能安全监测保护系统的创建。将其在 A 矿井下 1002 回采面进行了试验运行，应用效果良好。 图 3 所示即为其组态界面图。 控制柜触摸屏对皮带运行状态进行了有效的实时 显示，同时操作人员通过对各个可触虚拟按钮的操作， 实现了对皮带启停和其他配套装置启停的有效控制。 上位机客户端具备历史数据存储功能，皮带机运行的 各个参数均存储在服务器硬盘中，作业人员可根据需 求进行选择，客户端可根据选择显示相应的数据图文 信息，从而为作业人员设备的有效操作提供指导。 4结语 智能安全监测保护系统作为井下带式运输机安全、 持续运行的重要保障，不仅实现了对运输机的远程化、 智能化操作，更实现了对设备运行故障的实时监测， 从而确保了对故障隐患的及时发现与排除，大幅提升 了设备作业效率和作业安全性，为矿井的长久可持续 发展提供了积极的推动力。 参考文献 ［1］ 安俊燕.矿用带式输送机监测与保护系统研究 ［J］ .机械管理 开发， 2018， 3310 237-238. ［2］ 张帅.带式输送机安全保护装置状态监测研究 ［D］ .哈尔滨 哈 尔滨理工大学， 2018. （ 责任编辑高志凤 ） 上位机 PLC核心 处理器 信息处理 服务中心 以太网通讯 皮 带 打 滑 故 障 检 测 皮 带 断 带 故 障 检 测 皮 带 跑 偏 故 障 检 测 电 机 驱 动 故 障 检 测 烟 雾 安 全 隐 患 检 测 堆 煤 故 障 检 测 瓦 斯 安 全 隐 患 检 测 纵 向 撕 裂 故 障 检 测 数 据 曲 线 显 示 数 据 存 储 查 询 设 备 维 修 建 议 故 障 声 光 报 警 图 2安全监测方案构成示意图 100