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煤礦帶式輸送機關鍵技術發展現狀與展望

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煤礦帶式輸送機關鍵技術發展現狀與展望

分(fēn)類：行業新聞
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來(lái)源：
發布時(shí)間：2021-02-25
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【概要描述】煤礦帶式輸送機領域的(de)發展主要圍繞高(gāo)效軟啓動及功率平衡技術、輸送帶動力學研究、運行穩定性和(hé)可(kě)靠性研究、智能感知技術、無人(rén)巡檢技術、智能控制技術和(hé)智能化(huà)運維等方面闡述。目前高(gāo)效軟啓動及功率平衡技術采用(yòng)永磁直驅技術效率更高(gāo)，節能效果更爲明(míng)顯，減小設備維護量，并提高(gāo)了(le)可(kě)靠性。

煤礦帶式輸送機關鍵技術發展現狀與展望

分(fēn)類：行業新聞
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發布時(shí)間：2021-02-25
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煤礦帶式輸送機關鍵技術發展現狀與展望

　　摘要

　　煤礦帶式輸送機領域的(de)發展主要圍繞高(gāo)效軟啓動及功率平衡技術、輸送帶動力學研究、運行穩定性和(hé)可(kě)靠性研究、智能感知技術、無人(rén)巡檢技術、智能控制技術和(hé)智能化(huà)運維等方面闡述。目前高(gāo)效軟啓動及功率平衡技術采用(yòng)永磁直驅技術效率更高(gāo)，節能效果更爲明(míng)顯，減小設備維護量，并提高(gāo)了(le)可(kě)靠性。

　　通(tōng)過輸送帶動力學研究開發帶式輸送機動态分(fēn)析軟件通(tōng)過輸送帶壓陷阻力研究開發低阻力輕量化(huà)輸送帶、高(gāo)速低阻力托輥和(hé)優化(huà)托輥間距。采用(yòng)煤流轉載離散元（EDEM）分(fēn)析技術優化(huà)設計，提高(gāo)帶式輸送機運行的(de)穩定性和(hé)可(kě)靠性。通(tōng)過智能感知技術可(kě)以檢測帶式輸送機實時(shí)煤量、異物(wù)識别、故障自主診斷等，無人(rén)巡檢技術采用(yòng)巡檢機器人(rén)代替人(rén)實現帶式輸送機沿線多(duō)項工況檢查。智能控制技術主要有啓停自适應控制、煤量自适應調速、多(duō)級協同控制、煤流均衡技術等。存在的(de)問題有低壓陷阻力輸送帶的(de)相關理(lǐ)論和(hé)數據測試研究不成熟；自動張緊裝置的(de)智能化(huà)控制技術和(hé)動态響應能力有待提高(gāo)；非金屬托輥的(de)可(kě)靠性還(hái)需要進一步驗證,不鏽鋼托輥成本高(gāo)；煤量檢測傳感器的(de)準确性和(hé)可(kě)靠性不足；故障診斷和(hé)識别準确度較差；異物(wù)識别、堆煤等采用(yòng)視頻(pín)圖像分(fēn)析技術易受外界因素和(hé)圖像噪聲影(yǐng)響,輸送帶縱向撕裂檢測滞後，帶式輸送機巡檢機器人(rén)爬坡難、功耗高(gāo)、續航差,功能不足,電池充電困難；煤礦設備信息化(huà)建設水(shuǐ)平落後；帶式輸送機托輥缺少唯一編号和(hé)标識，不利于辨識。節能低碳和(hé)智能化(huà)是煤礦帶式輸送機技術發展趨勢。未來(lái)，永磁驅動技術将進一步與煤礦帶式輸送機深度融合，産生新一代高(gāo)效集成永磁（滾筒）驅動系統。通(tōng)過智能感知、智能控制、運維管理(lǐ)，建立帶式輸送機智能集控系統，代替固定人(rén)員(yuán)值守。托輥更換機器人(rén)、托輥發電技術、智能化(huà)運維平台會成爲帶式輸送機無人(rén)化(huà)技術的(de)重要裝備。

　　引言

　　帶式輸送機因具有運量大(dà)、運距長(cháng)、效率高(gāo)、可(kě)連續運輸、工作安全、噪聲小等特點，已成爲我國煤礦井下(xià)主運輸（原煤輸送）的(de)主要運輸設備之一。帶式輸送機在我國煤礦的(de)應用(yòng)經曆了(le)從通(tōng)用(yòng)到特殊、小型到大(dà)型、單機到成套的(de)發展曆程。21世紀以來(lái)，随著(zhe)工業制造水(shuǐ)平的(de)提高(gāo)和(hé)電子信息技術的(de)發展，帶式輸送機的(de)技術發展呈現出大(dà)運量、高(gāo)帶速、大(dà)功率、長(cháng)運距、多(duō)機型等特點，應用(yòng)範圍涵蓋了(le)大(dà)中小型井工礦和(hé)露天礦的(de)散料運輸[1]。當前全球正出現以人(rén)工智能、大(dà)數據、智能制造、仿真技術爲代表的(de)新一輪技術創新浪潮，通(tōng)過信息網絡技術的(de)應用(yòng)，使得(de)産品功能設計、制造、運行和(hé)管理(lǐ)等向信息化(huà)、智能化(huà)方向發展，促進了(le)煤礦帶式輸送機的(de)智能化(huà)發展。2020年2月(yuè)國家八部委《關于加快(kuài)煤礦智能化(huà)發展的(de)指導意見》，明(míng)确了(le)發展目标、主要任務以及保障措施等内容。到2035年，各類煤礦要基本實現智能化(huà)，構建多(duō)産業鏈、多(duō)系集成的(de)煤礦智能化(huà)系統，建成智能感知、智能決策、自動執行的(de)煤礦智能化(huà)體系。圍繞滿足“智慧礦山”生産需要，立足煤礦安全、高(gāo)效、綠(lǜ)色、低碳、智能開采的(de)新形勢和(hé)新要求，煤礦帶式輸送機領域的(de)科技創新以高(gāo)可(kě)靠性設計、高(gāo)效軟啓動及功率平衡技術、動态分(fēn)析技術、智能感知技術、無人(rén)巡檢技術、智能化(huà)運維管理(lǐ)等關鍵技術爲突破口，攻克制約設備在設計、制造和(hé)運行過程中的(de)技術瓶頸，加強基礎和(hé)核心技術研究，實現我國井工和(hé)露天煤礦主運輸系統的(de)節能低耗和(hé)智能化(huà)發展[2-3]。

　　大(dà)綱

　　1帶式輸送機關鍵技術現狀分(fēn)析

　　1）在高(gāo)效軟啓動及功率平衡技術方面，近幾年永磁變頻(pín)同步直驅系統在煤礦帶式輸送機得(de)到廣泛應用(yòng)。

　　2）我國輸送帶動力學行爲的(de)研究取得(de)了(le)一定的(de)進展，東北(běi)大(dà)學、上海煤科等科研單位已開發出帶式輸送機動态分(fēn)析軟件，并在一些長(cháng)距離大(dà)運量帶式輸送機上取得(de)了(le)較好的(de)應用(yòng)效果。

　　3）帶式輸送機運輸系統運行的(de)穩定性和(hé)可(kě)靠性不僅取決于各部帶式輸送機的(de)運行穩定性和(hé)可(kě)靠性，還(hái)取決于轉載點的(de)設計是否合理(lǐ)。

　　4）随著(zhe)視頻(pín)分(fēn)析技術、人(rén)工智能的(de)發展，帶式輸送機的(de)智能感知技術也(yě)得(de)到較快(kuài)發展。通(tōng)過視頻(pín)圖像分(fēn)析技術，甯夏廣天下(xià)電子公司、上海煤科院均研制了(le)帶式輸送機實時(shí)煤量檢測、異物(wù)識别等設備，可(kě)作爲帶式輸送機智能調速的(de)依據，同時(shí)及時(shí)識别出輸送帶上的(de)異物(wù)可(kě)以避免人(rén)員(yuán)和(hé)财産損失。

　　5）帶式輸送機智能控制技術可(kě)以實現帶式輸送機的(de)節能、高(gāo)效和(hé)可(kě)靠運行。通(tōng)過啓停自适應控制、煤量自适應調速、多(duō)級協同控制、煤流均衡技術等，提高(gāo)帶式輸送機的(de)運載效率，平衡各驅動電機的(de)出力，達到節能減排，降低損耗，延長(cháng)設備使用(yòng)壽命的(de)經濟效益，減少頻(pín)繁調速，溢煤，灑煤和(hé)重載，并滿足現代化(huà)采煤工業的(de)要求。

　　6）無人(rén)巡檢技術采用(yòng)巡檢機器人(rén)對(duì)帶式輸送機沿線托輥損壞、斷帶、縱撕、跑偏、打滑、堆煤、火災等各種事故的(de)有效檢測。

　　7）與帶式輸送機智能化(huà)運行配套的(de)智能化(huà)運維管理(lǐ)平台是目前市場(chǎng)上現存産品的(de)短闆。傳統自動化(huà)控制采集設備運行、故障信息并實現控制和(hé)監視功能，缺少設備的(de)管理(lǐ)功能，同時(shí)未實現數據的(de)共享、深度融合和(hé)利用(yòng)。

　　2有待解決的(de)問題與挑戰

　　1）亟需開展低壓陷阻力輸送帶的(de)相關理(lǐ)論研究和(hé)數據測試研究工作，降低帶式輸送機模拟摩擦系數的(de)設計基準；技術難題在于根據高(gāo)分(fēn)子材料動态性能建立橡膠的(de)準确數學模型，這(zhè)也(yě)是研究低阻力輸送帶的(de)基礎。

　　2）開發的(de)帶式輸送機動态分(fēn)析軟件與國外已經商業化(huà)的(de)分(fēn)析軟件，在黏彈性模型、軟件性能、分(fēn)析結果等方面存在較大(dà)差距。

　　3）自動張緊裝置的(de)智能化(huà)控制技術和(hé)動态響應能力有待提高(gāo)，同時(shí)使張緊的(de)響應速度與張緊車所需要的(de)移動速度匹配,滿足輸送機啓動、停車等各種動态工況。

　　4）非金屬托輥的(de)可(kě)靠性還(hái)需要進一步驗證，耐高(gāo)溫特性需要提高(gāo)

　　5）輸送帶縱向撕裂檢測滞後，爲減少輸送帶縱向撕裂事故的(de)發生，國内外已研究出許多(duō)防撕裂保護裝置

　　6）異物(wù)識别、堆煤等采用(yòng)視頻(pín)圖像分(fēn)析技術易受外界因素和(hé)圖像噪聲影(yǐng)響，需要采用(yòng)多(duō)種濾波方法，提取特征值，算(suàn)法較複雜(zá)。

　　7）故障診斷和(hé)識别準确度較差，目前研究帶式輸送機機械設備故障診斷的(de)煤機設備企業很多(duō)，但是受到檢測手段有限和(hé)診斷算(suàn)法的(de)影(yǐng)響，未能在煤礦上大(dà)規模推廣。

　　8）帶式輸送機巡檢機器人(rén)存在下(xià)述3方面問題：緻爬坡難、功耗高(gāo)、續航差/功能不足/電池充電困難

　　9）帶式輸送機托輥缺少唯一編号和(hé)标識，不利于辨識、維修和(hé)查找。

　　10）煤礦設備信息具有保密性，設備投入生産後，煤機設備生産廠家無法取得(de)設備數據接入許可(kě)，煤機設備的(de)智能化(huà)運維受阻。

　　3技術展望

　　節能環保是煤礦帶式輸送機技術發展趨勢之一。未來(lái)，永磁驅動技術将進一步與煤礦帶式輸送機深度融合，産生新一代高(gāo)效集成永磁（滾筒）驅動系統；采用(yòng)動态設計優化(huà)帶式輸送機布置，優化(huà)軟啓動和(hé)功率平衡控制策略，驅動張緊協同控制，減小系統動張力，降低輸送帶選型，降低系統能耗，降低單位運輸成本，提升生産效率。

　　4結論

　　綜合國内外煤礦帶式輸送機裝備在節能和(hé)智能化(huà)方面的(de)現狀、存在的(de)問題和(hé)發展趨勢。目前國内外應用(yòng)的(de)帶式輸送機系統從實際應用(yòng)效果來(lái)看還(hái)無法滿足井下(xià)煤流運輸無人(rén)值守要求，其關鍵和(hé)難點包括煤礦帶式輸送機的(de)巡檢、故障分(fēn)析和(hé)診斷算(suàn)法、工況智能感知和(hé)大(dà)數據信息平台管理(lǐ)。随著(zhe)煤礦裝備智能化(huà)管理(lǐ)的(de)發展趨勢，通(tōng)過采用(yòng)新技術、新材料、新工藝等多(duō)種手段實現帶式輸送機的(de)節能；通(tōng)過采用(yòng)先進的(de)視頻(pín)圖像識别技術、無人(rén)巡檢技術、智能控制技術和(hé)大(dà)數據平台，基于物(wù)聯網和(hé)大(dà)數據技術構建遠(yuǎn)程運維系統，是帶式輸送機智能化(huà)發展的(de)重要支撐。

　　煤礦帶式輸送機系統采用(yòng)智能感知、故障診斷、自動控制、信息融合等技術，以數字化(huà)膠帶機監控系統爲基礎，以煤礦帶式輸送機系統運行智能化(huà)、煤流協同運行智能化(huà)爲重點，以煤料量檢測、轉載點堵塞、輸送帶撕裂、無人(rén)巡檢、故障診斷等關鍵工況監測爲突破，實現煤礦帶式輸送機安全、高(gāo)效、智能運行。以期實現“集中遠(yuǎn)控、無人(rén)值守、設備在線監測和(hé)故障預警”的(de)建設目标。

　　引用(yòng)格式

　　蔣衛良,郗存根,宋興元,等.煤礦帶式輸送機關鍵技術發展現狀與展望[J].智能礦山,2020,1（1）：98-104.

　　JIANGWeiliang,XICungen,WANGXingyuan,etal.Developmentstatusandprospectofkeytechnologyofcoalminebeltconveyor[J].JournalofIntelligentMine,2020，1（1）：98-104.

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