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          煤礦井下原煤輸送帶中的智能探測傳感系統分析
          發布時間:2019-08-08

          系統分析師論文優選范文10篇之第七篇:煤礦井下原煤輸送帶中的智能探測傳感系統分析

            摘要:針對煤礦井下原煤輸送帶中容易混入各類金屬影響正常生產的實際問題, 提出了在使用電磁除鐵器的同時, 在除鐵器前端配置一臺礦用帶式輸送機煤流金屬探測裝置, 并將其與除鐵器進行聯動, 實現智能探測并去除帶式輸送機煤流中的金屬, 實現無人值守智能除鐵, 不僅不影響生產, 而且能夠保證整個生產系統的穩定運行。

            關鍵詞:原煤運輸皮帶; 金屬探測; 智能除鐵; 系統布置;

            Brief Analysis of Intelligent Iron Removal System for Raw Coal Transportation Belt in Coal Mine

            Wang Jianjun

            Yangquan Coal Industry (Group) Co., Ltd.

            Abstract:

            In view of the practical problem that all kinds of metals are easy to be mixed into the raw coal conveyor belt in coal mine, which affects the normal production, this paper puts forward a coal flow metal detection device for mining belt conveyor while using electromagnetic iron remover. It is linked with the iron remover to realize intelligent detection and removal of metals in the coal flow of belt conveyor, and to realize unattended intelligent iron removal, which not only does not affect the production, but also ensures the stable operation of the whole production system.

            Keyword:

            raw coal transport belt; metal detection; intelligent iron removal; system layout;

          智能探測傳感系統

            引言

            在采礦作業中, 原煤輸送帶中會經常混入錨桿、錨索、托盤等各類金屬器件。傳統的電磁除鐵器對發生概率較低、但隨時可能出現的金屬落物無法進行智能識別, 不能有效地除去從皮帶上通過的大件金屬, 而這些大件金屬很容易造成輸送帶縱向撕裂 (錨桿經過除鐵器時一端被吸起, 皮帶繼續運行可能造成膠帶縱向撕裂) , 如果進入破碎機, 會對其造成破壞, 從而導致破碎機停機, 影響生產[1].因此, 在使用電磁除鐵器的同時, 在除鐵器前端配置一臺礦用帶式輸送機煤流金屬探測裝置, 并將其與除鐵器進行聯動。該裝置能實時記錄除鐵數量, 可以智能控制卸鐵膠帶自動卸鐵, 無需專人值守。電磁除鐵器只有在煤流中出現金屬雜物時才上電工作, 縮減現有電磁除鐵器的工作時間85%以上。當煤流中出現除鐵器無法吸起的大金屬, 如大于除鐵器的工作范圍或者有長金屬時, 能自動報警人為控制停皮帶或自動停止膠帶機運行, 預防膠帶縱撕[2].

            1 智能探測傳感器及除鐵器的工作原理

            智能探測傳感器采用雙回路時差磁平衡原理, 如圖1所示, 當無金屬通過帶式輸送機時, 即正常情況下的電壓U1和U2大小相等、方向相反, U0輸出為零, 傳感器的兩磁回路處于平衡狀態。當帶式輸送機的煤流中出現金屬時, 首先經過A回路, 磁回路A發生變化, 磁回路B尚未發生變化, 傳感器兩磁回路的平衡狀態被打破, 此時U0輸出正信號。當受損鋼絲繩經過B回路時, A回路恢復原來的狀態, B回路的磁場發生變化, U0輸出負信號。也就是說, 金屬經過傳感器時, U0會輸出有時差的正負信號。

           

            圖1 雙回路時差磁平衡探測原理  

            智能低耗除鐵器的工作原理為[3]:當傳感器探測到帶式輸送機煤流中有金屬器件時, 除鐵器啟動;當煤流中沒有金屬器件時, 除鐵器不工作, 從而大幅度縮短了除鐵器的運行時間。除鐵器屬于大功率設備, 而金屬探測傳感器的整機功率僅有80 W, 傳統電磁除鐵器 (如RCBDD-12T2隔爆電磁除鐵器) 的勵磁功率高達9 kW, 卸鐵皮帶的功率為4 kW, 按每天運行16 h計算, 一年就可以節省約64 000 kW·h的電能, 節能效果顯著。

            2 智能除鐵器系統工作流程及功能

            2.1 智能除鐵器系統工作流程[4]

            1) 系統啟動后, 智能除鐵器控制部分開始自檢, 如果自建失敗, 電磁除鐵器工作為24 h工作模式, 系統不影響正常生產。系統自檢通過后, 系統進入正常工作模式, 此時除鐵器處于停機狀態。

            2) 系統工作后, 金屬探測傳感器可自動檢測煤流中是否有金屬, 當通過傳感器的金屬大小或長度超過設定的閾值后, 金屬探測主機控制開啟除鐵器。同時記錄并顯示傳感器檢測到的數據。當金屬被除鐵器吸取后, 金屬探測主機將自動關閉除鐵器。

            3) 當傳感器探測到的金屬大于除鐵器的除鐵能力時 (長度或體積超出限定) , 探測主機發出聲光報警或向監控中心發出報警信息。

            2.2 智能除鐵器系統可實現的功能

            1) 不僅能夠對帶式輸送機煤流中的金屬器件實現智能檢測, 而且可以準確判斷鐵質金屬的大小和位置。

            2) 能檢測到大塊金屬錳鋼。

            3) 除鐵器的起停可實現智能控制, 減少除鐵器的無效運行時間, 節約能耗達85%以上。

            4) 當除鐵器的工作范圍 (可去除金屬器件的最大長度、最大重量) 超過設定值時, 智能除鐵器系統可以向監控室發出聲光報警信號, 從而使得帶式輸送機停止運轉并安排人工清除, 避免撕裂皮帶。

            5) 能區分鐵質金屬和皮帶扣, 可根據用戶需要設置檢測鐵質金屬的下限值。

            6) 可實時記錄除鐵數量及除鐵器的運行時間, 對鐵質金屬雜物進行有效管理和監控, 智能控制卸鐵膠帶自動卸鐵, 實現無人值守。

            3 采區原煤運輸皮帶智能除鐵系統布置方案

            采區原煤運輸皮帶智能除鐵系統可在工作面運輸巷道或采區皮帶進行安裝, 除鐵器使用BDD-12T2礦用隔爆型電磁除鐵器, 設備總功率17.5 k W.金屬探測裝置采用ZTD127礦用帶式輸送機物料金屬探測裝置, 采用磁路平衡原理設計, 在檢測靈敏度和抗干擾性能方面性能突出, 可以根據各種調節指示探測傳感器達到最佳狀態, 傳感器為本質安全性, 適用于煤礦瓦斯環境[5].

            選定電磁除鐵器安裝位置后, 物料金屬探測裝置安裝于電磁除鐵器前端約100 m處 (安裝位置可根據現場情況靈活調整) , 安裝操作簡單, 只需在相應位置固定機架, 無需對輸送帶支架的結構進行改造, 金屬探測傳感器安裝完成后效果圖如圖2所示。

            圖2 金屬探測傳感器安裝效果示意圖  

            金屬探測裝置和除鐵器安裝完成后, 將除鐵器的控制節點及卸鐵皮帶控制節點連入金屬探測裝置主機 (也可通過RS-485總線和主機連接) .系統組成及連接示意圖如圖3所示。

            ZTD127礦用帶式輸送機煤流金屬探測裝置由GTD-12礦用本安型金屬探測傳感器 (簡稱"傳感器") 、ZTD-12礦用本安型帶式輸送機煤流金屬探測裝置主機 (簡稱"主機") 、KJ899-F礦用隔爆兼本安型分站 (簡稱"分站") 、BDD-12T2礦用隔爆型電磁除鐵器四部分組成。傳感器用于檢測輸送帶上煤流中的鐵質金屬雜物;主機負責實時采集傳感器信號、判斷煤流中有無鐵質金屬雜物及金屬雜物的大小并根據判斷結果向除鐵器控制單元發出控制命令, 分別控制除鐵器開、停和卸鐵皮帶工作、停止, 分站為裝置提供電源、其內部的終控單元負責報警等。同時主機預留有CAN/RS485等通訊接口, 可將設備運行信息傳送至地面設備[6].

            圖3 智能除鐵探測系統組成及連接示意圖  

            4 結語

            采用原煤運輸皮帶智能除鐵系統可達到以下效果:可以智能控制除鐵器, 降低維護成本, 節約能耗, 實現無人值守;預防金屬卡堵造成的輸送帶縱向撕裂;能探測出煤流中的大件金屬以及除鐵器不能吸附的金屬雜物, 避免這些大件金屬劃傷皮帶或者進入破碎機而損傷破碎機影響生產, 保證了整個系統的生產穩定性。

            參考文獻
            [1]閆俊。安太堡礦原煤輸送帶防撕裂裝置的研發與應用[J].現代礦業, 2016, 32 (2) :234;240.
            [2]辛楠。煤礦井下帶式輸送機防撕保護的研究[J].機電工程技術, 2018 (12) :79-82.
            [3]林俊海。智能型隔爆除鐵器的應用特點[J].煤炭加工與綜合利用, 2014 (9) :55-56.
            [4]陳曉華, 劉福。一種新型金屬探測儀在煤炭行業的應用[J].煤炭加工與綜合利用, 2012 (3) :44-45.
            [5]王洪春, 吳永年。膠運大巷膠帶機除鐵器遠程啟停監控技術改造實踐[J].神華科技, 2014, 12 (6) :32-33;36.
            [6]尹培坤。鋼絲繩芯帶式輸送機監測帶寬縱向撕裂保護[J].煤礦機械, 2017, 38 (4) :140-141.

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