矿用隔爆型煤量扫描装置设计与应用.pdf

收稿日期２０２０􀆽 ０２􀆽 １７ 作者简介王 杰１９９２ － ꎬ男ꎬ河北承德人ꎬ助理工程师ꎬ从事煤矿生产技术管理工作ꎮ ｄｏｉ１０. ３９６９/ ｊ. ｉｓｓｎ. １００５ －２７９８. ２０２０. ０６. ０１７ 矿用隔爆型煤量扫描装置设计与应用 王 杰 大同煤矿集团 马道头煤业有限责任公司ꎬ山西 大同 ０３７１００ 摘 要为了解决综放工作面传统胶带电子秤精度低、故障率高的问题ꎬ通过采用红外激光扫描方法ꎬ设计 了一种新型的煤量扫描装置ꎬ实现了对工作面煤量的精准监测ꎬ现场使用效果较好ꎮ 关键词煤矿ꎻ胶带运输ꎻ煤量扫描 中图分类号ＴＭ４１ 文献标识码Ｂ 文章编号１００５􀆽 ２７９８２０２００６􀆽 ００４９􀆽 ０２ 矿用隔爆型煤量扫描装置主要用于矿山运输设 备煤量的检测ꎮ 其原理是运用红外激光扫描方法得 到煤量的信息ꎬ通过集成在设备上的通讯总线发送 到其他控制系统ꎮ 适用于有爆炸性危险环境的场 所ꎬ如煤矿井下煤炭胶带运输巷道、地面煤仓胶带走 廊、选煤厂洗选车间等ꎮ １ 方案设计 １. １ 设计环境要求 运行环境空气温度不高于 ＋４０℃ꎬ不低于 ０℃ꎻ 空气相对湿度 ５％ ９５％ꎬ无结露ꎻ有瓦斯爆炸及煤 尘爆炸危险ꎻ无剧烈振动与冲击的地方ꎻ污染等级为 ３ 级ꎻ无漏水的地方ꎮ １. ２ 结构设计 煤量扫描装置主要由隔爆箱体、扫描仪、交换 机、工业电脑等部件组成ꎬ见图 １ꎬ扫描装置电气原 理见图 ２ꎮ 图 １ 煤量扫描装置内部结构 １ 开关电源ꎮ 开关电源为探测器提供工作 电源ꎬ主要技术参数输入电压为 ＡＣ１２７ Ｖꎬ输出电 压为 ＤＣ２４ Ｖꎮ ２ 隔爆箱体ꎮ 隔爆箱体由主工作腔与接线 腔组成ꎬ两腔之间连线采用隔爆穿墙接线端联接ꎬ门 盖采用螺钉门结构ꎮ 图 ２ 扫描装置电气原理 ３ 扫描仪ꎮ 采用激光扫描仪来测量煤位的 高度ꎮ 其工作原理为在扫描范围 α 内ꎬ扫描仪输 出每个断面各测量点的距离 ｈｉꎬ算得面积微元 ΔＳｉꎬ 据此可以计算胶带输送机上煤流断面积 Ｓꎬ 并得到 外型轮廓和坐标定位等信息ꎬ再引入胶带输送机运 行速度就可以计算出煤流的体积ꎬ乘以煤体密度从 而得出实时的煤流量ꎮ 该扫描仪具有扫描角度大ꎬ 能够扫描 ０. ８ ２ ｍ 的输送机带宽ꎻ扫描距离远ꎬ只 要反射率不低于 １０％ꎬ有效扫描距离均可达 １０ ｍꎻ 抗干扰能力强ꎬ数据传输快等特点ꎬ扫描原理如图 ３ 所示ꎮ 图 ３ 扫描原理 ４ 工业电脑ꎮ 工业电脑里运行有分析软件ꎬ ９４ 实实用用技技术术 总第 ２５０ 期 用于① 与扫描仪通讯并接收扫描仪所测量的数 据ꎻ② 对扫描仪的原始数据进行分析和处理ꎬ以获 得所需要的实时煤量数据ꎻ③ 提供标准的 Ｍｏｄｂｕｓ ＴＣＰ 接口ꎬ使得外部控制器可以通过 Ｍｏｄｂｕｓ ＴＣＰ 接口获取实时煤量数据用于进一步的分析和控制ꎮ ５ 交换机ꎮ 交换机主要用来接收扫描仪测 量数据ꎬ并通过标准网线或者光缆传输给数据采集 中心进行数据处理ꎬ从而获得煤量信息ꎮ 在配置电 源中转箱时电源中转箱内配置以太网光电交换 机ꎬ将信号转化为光纤以太网接口ꎬ标准接口为 ＲＪ４５ 以太网接口ꎻ当直接和环网连接时ꎬ可采用光 纤以太网接口ＳＣ 接口ꎮ ２ 现场安装 ２. １ 固件安装 煤量扫描装置在胶带输送机安装位置见示意图 ４ꎮ 图中的龙门框或者安装支架需要根据实际情况 自行设计ꎬ安装高度在１ １０ ｍ 范围内ꎬ将安装调整 座与煤量扫描装置安装在一起并用 ２ － Ｍ１６Ｘ４５ 螺 钉固定ꎮ 图 ４ 煤量扫描装置安装位置示意 ２. ２ 电气连接 连接选择最大外径为 １０ １２ ｍｍ 的光缆与电 缆ꎬ光缆采用具有 ＭＡ 认证的 ６ 芯光缆ꎬ电缆采用具 有 ＭＡ 认证的移动电缆ꎮ 煤量扫描装置和控制箱的 通讯可以选择网线或者光纤ꎬ只需要连接一种即可ꎮ 连接完成后将接线腔盖板重新安装好ꎬ在安装过程 中注意保护好隔爆面ꎬ以免损伤隔爆面ꎮ 由于不能 确保光缆电缆连接设备同步运动ꎬ所以必须确保光 缆和电缆有足够的预留长度ꎬ一般不低于 ２０ ｍꎮ ３ 报警和故障指示 煤量扫描装置采用了故障诊断技术ꎬ通过控制 中心对该装置进行故障报警ꎬ见表 １ꎮ ４ 维护和清洁 ４. １ 维 护 在日常维修维护前ꎬ请确保将煤量扫描装置前 级供电电源切断并挂牌警示ꎻ使用万用表检查并确 认电源端子处的电压为 ０ Ｖꎻ对设备整体进行维修 与维护必须将探测器从安装支架上拆下来ꎬ以确保 维修维护工作安全进行ꎮ 按照维护计划中规定的周 期目视检查探测器及其附近区域ꎬ并注意以下各项 ①防爆箱体内和玻璃上积聚的粉尘ꎻ②电缆和电线 及其屏蔽层的连接是否紧固ꎻ③电缆绝缘的完整性ꎬ 不得损坏外部电缆护套ꎻ④信号和动力电缆的正确 类型ꎮ 如需更换零件ꎬ将煤量扫描装置前门打开ꎬ参 照零部件位置图更换对应零部件ꎬ更换零部件时注 意保护好隔爆面以及防止水与粉尘进入壳体内部ꎮ 表 １ 报警和故障指示 控制中心报警故障原因解决方法 煤量扫描装置未 连接 煤量扫描装置未 供电ꎬ通讯连接 失败 １. 检查供电回路ꎬ供 电电压 ２. 检查通讯光纤或 者网线 污染报警可继续 工作 煤量扫描装置玻 璃受 到污染ꎬ 需 要清理 采用人工方式清理 煤量扫描装置的玻 璃 煤量扫描装置故 障 煤量扫描装置核 心部件损坏 １. 检查供电回路ꎬ供 电电压 ２. 检查通讯 光纤或者网线 如 果供电和通讯都正 常ꎬ需要更换煤量扫 描装置的核心部件ꎮ ４. ２ 清 洁 由于电气元件和接线上的粉尘可导致故障和元 器件损坏ꎬ而松散的连接中可能积聚粉尘和湿气ꎬ会 导致低电平信号丢失ꎮ 出于这些方面的原因考虑ꎬ 应定期检查箱体并在必要时清洁ꎮ 透明玻璃上粉尘 会影响扫描仪扫描精度ꎬ 因此必须确保玻璃表面的 清洁ꎮ 在清洁时ꎬ请注意以下几点①将设备或组件 盖住ꎬ以防止污物进入ꎻ②可以使用真空吸尘器和无 纺清洁布清除玻璃上和壳内粉尘ꎻ③应使用吸水和 吸油的超细纤维清除零部件上的油性或油脂沉积 物ꎮ ５ 结 语 矿用隔爆型煤量扫描装置在某大型矿井千万吨 综放工作面胶带输送机进行了为期半年的工业试 验ꎬ通过对现场采集煤量数据与理论计算比较ꎬ结果 表明ꎬ新设计的煤量扫描装置生成煤量数据与理论 计算值偏差在 ２％ 以内ꎬ较传统的胶带电子秤精度 更高ꎬ而且运行可靠性好ꎬ故障率极低ꎬ完全可以满 足综放工作面日常煤量监测ꎬ有较好的推广应用价 值ꎮ 参考文献 [１] 关丙火. 基于激光扫描的带式输送机瞬时煤量检测方 法[Ｊ]. 工矿自动化ꎬ２０１８ꎬ４４４２０ －２４. [２] 虞弘毅ꎬ钱桂禧ꎬ罗洪峰. 带校验装置的电子皮带秤系 统[Ｊ]. 冶金自动化ꎬ１９８５６２５ －２９ꎬ６２. [责任编辑王伟瑾] ０５ ２０２０ 年 ６ 月 王 杰矿用隔爆型煤量扫描装置设计与应用 第 ２９ 卷第 ６ 期