带式输送机智能纠偏装置的研究

李岩岗

（山西焦化股份有限公司，山西 临汾 041600）

引言

带式输送机是煤矿井下运输的核心，具有运量大、效率高、经济性好的优点，随着输送机不断朝着高带速、长距离、大运量方向发展，输送机在运行过程中经常发生跑偏现象，因此不得不通过降低运行速度等方式进行调整，极大地影响了煤矿井下物料运输的效率和经济性。因此提出一种利用视觉监控技术开发的带式输送机智能纠偏装置。该装置通过智能视频识别，对输送带的运行路径进行实时监测，及时对输送带的运行偏离量进行分析，超出警戒值后及时发出报警并启动智能纠偏调控，实现了对输送带运行状态的实时监测，有效避免了运行过程中的跑偏现象。

1 输送带跑偏原因分析

输送机跑偏的原因很多，根据对近年来输送机跑偏原因的总结，其跑偏原因可分为张紧力调整不均匀、滚筒误差及装配不合理、托辊支架偏斜等原因，其中张紧力调整不均匀导致的输送带跑偏占据了整个跑偏故障的50%以上，而各种原因导致的输送带跑偏均表现为运行过程中输送带逐渐偏向托辊的一侧，超出托辊组的有效支护边界[1]。

张紧力调整不均匀导致的跑偏主要是由于输送机在启动、改向等过程中由于带速调整导致的输送带张力变化，张紧系统调整时张力调整不及时或者张紧力偏斜导致输送带受力不均匀，进而造成了在运行过程中输送带的偏位。

滚筒误差机装配不合理导致的输送带跑偏主要是由于输送机传动滚筒的加工误差导致两侧输送带张紧力不一致或者是由于滚筒安装时偏斜导致输送带两侧的受力不均匀，使输送带发生了扭曲变形，造成在运行过程中的跑偏。

托辊支架偏斜导致的输送带跑偏主要是由于托辊支架安装偏斜、托辊转动不灵活等导致输送带在运行过程中受力不均，进而造成了输送带的运行偏位。

对于输送带的运行跑偏情况目前主要是通过优化装配方式保证滚筒和托辊的安装精确性，减小因输送机安装误差因素导致的跑偏，同时在托辊组上设置多个调心托辊，对输送带在运行过程中的偏斜进行校正。但由于输送机本身的结构特性，目前的调整方式都需要人工进行调整，无法提前对输送带的运行状态进行判断，效率低、可靠性差，难以满足输送机连续安全运行的需求。

2 输送机智能纠偏装置结构

在对带式输送机跑偏原因进行分析的基础上，结合输送机系统的实际应用情况，本文提出了一种新的带速输送机智能纠偏装置，以视觉监测为基础，其整体结构如图1 所示[2]。在输送机输送带的下侧设置视频监测系统，对输送带运行过程中的状态进行连续监测。每隔20 m 在托辊组上设置一个调整电机，用于对输送带的运行状态进行调整。系统在工作的过程中首先利用视频识别技术来对输送带运行过程中的偏斜情况进行测量，获取每个监测区域内输送带的偏斜大小和方向。当偏差量超过系统设定的最大范围后系统将进行报警并将偏斜信号传递给PLC 控制中心，经过分析后发出调整指令给对应的调整电机，进而实现对输送机在运行过程中的自动纠偏控制，满足运行安全性需求。

图1 智能纠偏系统结构示意图

为了满足在煤矿井下恶劣环境中的使用需求，该视频监测系统选择LDP-TP-27SW2型冷光源作为井下照明光源，摄像部分采用了井下高清隔爆摄像机，其图像分辨率约为1 299*1 012。

软件控制部分是该智能纠偏系统的核心，经过多次对比验证，最终针对性地开发了视觉监测控制软件，其采用了模块化的设计思想，将软件控制分为了自动检测和指令编译控制两个部分[3]，能够满足在不同监测条件下快速切换和组合的目的，该软件控制界面如图2 所示。

图2 智能监测系统软件控制结构示意图

3 智能纠偏原理

该智能控制系统的纠偏准确性直接决定了系统运行的可靠性，其智能纠偏原理如图3 所示[4]。

图3 输送机智能纠偏原理示意图

由图1 可知，x 轴表示输送机托辊的中心线，y轴表示输送机机架的中心线，当输送带在正常运行时其偏角θ 应为0，假设其角度偏差为θ1，则角度偏差θ1=90°-θ，系统通过图像识别技术，对输送带的跑偏角度进行确定，若偏角小于90°，则表示输送带向着运行方向的右侧偏斜，若偏角大于90°，则表示输送带向着运行方向的左侧偏斜，系统判明偏斜方向后向调整电机发出调整指令，实现对输送带运行方向的自动校正。

4 应用效果

自该智能纠偏系统运用以后，输送机运行时的平均带速由目前的3.19 m/s，提升到了4.13 m/s，比优化前提升了29.4%，输送机运行时的跑偏事故概率由目前的17 次/月，降低到了2.9 次/月，运行时的跑偏故障率降低了82.8%，显著提升了输送机运行时的稳定性和安全性。