2021年第3期2021年3月
刮板输送机作为煤矿井下“三机”之一，是井下综采作业不可缺少的设备，主要由刮板链及传动系统构成，在工作时通过传动系统驱动刮板的运行，满足井下煤炭的运输需求。作为刮板输送机的核心组成部分，刮板链在运行时的可靠性关系到整个设备的运行效率和安全性。煤炭综采受多种因素影响，单位时间内的综采效率会不断变化，造成落煤量不断发生变化，给刮板输送机造成了较大的冲击，导致刮板链疲劳破损加剧或悬垂度过大而出现运行卡链、脱链等[1]，给刮板输送机安全运行造成了极大的安全隐患，降低了运行时的经济性。
传统的物理检测刮板链运行状态的方案存在检测精度差、滞后性大的问题，既无法提前预测故障也无法及时对故障进行预警。本文提出了一种新的刮板链运行状态监测系统，其采用了张力监测装置对刮板链运行过程中的张力变化情况进行监控，根据张力的变化对刮板输送机运行情况进行判断，将监测结果通过无线传输系统传递给监测中心并及时预警，提醒维护人员及时对刮板输送机的运行情况进行检修和调整。实际应用表明，该系统具有灵敏度高、稳定性好的优点，显著提升了刮板链运行的稳定性和安全性。
1刮板链运行状态监测系统整体结构
刮板输送机的井下工作环境恶劣，干扰严重，因
此需要刮板链传动监测系统整体结构紧凑、可靠性高，信号传输系统抗干扰能力强。所提出的刮板链运行状态监测系统采用了集成模块，结构简单、稳定性好，能在确保监测可靠的前提下满足恶劣环境下的监测稳定性需求。该系统的整体结构如图1所示[2]。
USB.通用串行总线；I/O.输入/输出；LCD.液晶显示器。
图1刮板链运行状态监测系统结构简图
由图1可知，该刮板链运行状态监测系统的整体结构包括张力采集装置、数据接收装置和接近开关（节能控制装置）三部分。刮板链张力采集装置主要利用内置式稳压电源进线持续供电，通过设置在刮板链内的应变
收稿日期：2020-09-08
作者简介：贾恒，1991年生，男，河北行唐人，2016年毕业于中国矿业大学电气工程及其自动化专业，助理工程师。
刮板输送机刮板链运行状态监测系统的应用研究
贾
恒
（晋能控股煤业集团马道头煤业有限责任公司，山西左云037104）
摘要：针对目前刮板输送机刮板链在运行时存在的易疲劳断裂、脱链，给煤炭运输安全带来严重影响的情况，提出
了一种新的刮板输送机刮板链运行状态监测系统。其以无线传输系统为核心，对刮板链实时动态监测。实际应用表明该系统能实现对刮板链运行情况的周期性监测，既确保了监测的连续性和准确性，又有效降低了监测系统的功率消耗。关键词：刮板输送机；刮板链；运行状态；监测系统中图分类号：TD528文献标识码：A 文章编号：2095-0802-(2021)03-0209-02
Application Research on Monitoring System of Scraper Chain Operation Status of
Scraper Conveyor
JIA Heng
(Madaotou Coal Industry Co.,Ltd.,Jinneng Holding Coal Industry Group,Zuoyun 037104,Shanxi,China)
Abstract:Aiming at the situation that the scraper chains of scraper conveyors are easy to fatigue and break during opera tion,which will seriously affect the safety of coal transportation,this paper proposed a new type of monitoring system of the scraper chain operation status of the scraper conveyor.It takes the wireless transmission system as the core to dynamically monitor the scraper chain in real time.Practical application shows that the system can realize periodic monitoring of the operation of the scra-per chain,which not only ensures the continuity and accuracy of monitoring,but also effectively reduces the power consumption of the monitoring system.
Key words:scraper conveyor;scraper chain;operation status;monitoring
system
（总第186期）实践运用
刮板
刮板链
信号调理电路
稳压模块电源
射频模块
CC2530
2.4GHz 平板天线
应变片1应变片2
霍尔传感器模块
张力采集装置
数据接收装置
接近开关
图例
永磁体
CC2530射频模块  2.4GHz 平板天线
USB 接口模块
I/O 接口模块中板
LCD 等其他设备
上位机
复杂磁路
209··
2021年第3
期2021年3月
图3软件控制系统逻辑示意图
片对刮板链运行时的张力变化情况进行检测，将检查结果由信号放大电路放大后再通过射频发射器进行无线传输。数据接收装置主要用于接收射频发射器所发射的射频信号，将接收的信号通过射频芯片机械能解调后传输给上位机系统，将监测结果以连续曲线的形式直接显示在监测屏幕上，确保管理人员对井下刮板输送机刮板链运行状态的实时监测。节能控制装置主要是指接近开关，将1个接近开关设置到系统的数据接收装置处，在工作过程中设置在刮板链上的应变片会逐渐靠近接近开关，随着距离的不同，在接近开关内产生的电信号也不一样，通过对该电信号的监测即可确定系统内的数据接收和发射时机，从而确保1个循环内进行1次信息的采集、发射，有效降低了系统运行时的能量消耗，实现了连续监测下的节能控制。该监测系统具有结构简单、可靠性高的优点。
2张力监测装置设置
该系统中，张力监测装置需要设置到刮板链上，既要满足对张力监测准确性的需求，还要随着刮板链的循环而同步运行，因此在对多种方案进行实际验证后最终选择了设置到刮板空腔内的方式，整体安装结构如图2所示。
图2张力监测装置安装结构示意图
为了适应煤矿井下恶劣的工作环境，刮板链张力监测装置的应变片都是直接贴在刮板链上[3]，监测装置的传输系统和接近开关则选择设置到刮板内部的空腔里，系统内的应变监测装置和信号转换装置之间采用了屏蔽双导线连接，满足恶劣环境下信号传输稳定性的需求。监测装置设置完成后在外侧设置保护罩，从而使监测装置处在一个相对整洁的环境中，确保了使用寿命和可靠性。为了满足监测装置节能和监测稳定性的需求，其供电电压采用了3V的稳压电源供电，系统的最大发生功率为2.511mW。
3软件控制系统
软件控制系统是该监测系统的“灵魂”，主要负责整个监测流程的控制、电压及数据信号的输出等，数据程序判断逻辑的合理性直接决定了该监测系统能否稳定工作，经过多次逻辑调整后，最终确定了该软件控制系统的逻辑流程如图3所示。
在运行过程中，系统每次启动时首先进行初始化处理，初始化完成后系统先给电桥电路供电，待供电稳定后应变片开始进行刮板链张力数据采集，然后将采集的数据通过模数转换器转变为数字量存储在系统中[4]。等待一次数据采集完成后系统切断采集电路的电源并准备进行数据传输，利用无线传感器进行数据传输后进入到休眠状态，在此过程中只进行信号的中断监测。系统运行时的中断信号是由接近开关（霍尔传感器模块）发出的，通过接近开关来控制系统的信号发送和接收，实现低功率运行控制。
4结语
针对刮板输送机刮板链经常出现疲劳断链、脱链等，给煤炭运输安全带来了较大隐患的现状，针对性地提出了一种新的刮板链运行状态监测系统，其采用了张力采集装置对刮板链运行过程中的张力进行监测。实际应用表明：a)刮板链运行状态监测系统整体结构包括张力监测装置，数据发射、接收装置，节能控制装置三部分。该监测系统具有结构简单、可靠性高的优点。b)张力监测装置采用了密封式装配结构，能有效确保煤矿井下恶劣环境中的工作稳定性和可靠性。
c)监测系统的逻辑控制程序，确保1个循环内只进行1次信息的采集、发射，有效降低了系统运行时的能量消耗，实现了连续监测下的节能控制。
参考文献：
scraper［1］蔡文飞，雷志鹏，宋建成，等.矿用刮板输送机链条张紧力监控技术现状及其发展方向［J］.工矿自动化，2018(11)：25-31.［2］齐秀飞，张佩，郝志勇，等.刮板输送机链条张力检测系统研究［J］.机械强度，2017(3)：534-539.
［3］骆铁楠.刮板输送机圆环链无线张力传感器研制［J］.工矿自动化，2018(9)：77-83.
［4］朱正中，邢方方.刮板输送机链条张力监测理论及方法研究［J］.
煤矿开采，2015(1)：48-50.
（责任编辑：高志凤）
工作刮板
回程刮板通孔
下保护罩
中板
上保护罩
空腔
应变片断电
数据发射
进入休眠模式
等待中断唤醒
初始化
开始
主程序
应变片供电
否
延时1ms
判断
电压是否
稳定
电压采集结束
否
是
是
判断是
否检测到
中断
信号
210··

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