收稿日期:2020-02-17
作者简介：王 杰(1992-)，男，河北承德人，助理工程师，从事煤矿生产技术管理工作。零时刻
耳塞棉doi:10.3969/j.issn.1005-2798.2020.06.017
免充气内胎
王 杰
(大同煤矿集团马道头煤业有限责任公司，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，通过采用红外激光扫描方法，设计了一种新型的煤量扫描装置，实现了对工作面煤量的精准监测，现场使用效果较好。关键词：煤矿；胶带运输；煤量扫描 中图分类号:TM41 文献标识码:B 文章编号:1005-2798(2020)06-0049-02
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。其原理是运用红外激光扫描方法得到煤量的信息，通过集成在设备上的通讯总线发送到其他控制系统。适用于有爆炸性危险环境的场所，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。
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℃，不低于0℃;
空气相对湿度5%~95%，无结露；有瓦斯爆炸及煤
尘爆炸危险；无剧烈振动与冲击的地方；污染等级为
3级；无漏水的地方。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，见图1，扫描装置电气原理见图2。
图1 煤量扫描装置内部结构
1) 开关电源。开关电源为探测器提供工作
电源，主要技术参数：输入电压为AC127V，输出电压为DC24V。
2) 隔爆箱体。隔爆箱体由主工作腔与接线腔组成，两腔之间连线采用隔爆穿墙接线端联接，门盖采用螺钉门结构。
图2 扫描装置电气原理
3) 扫描仪。采用激光扫描仪来测量煤位的高度。其工作原理为：在扫描范围α内，扫描仪输出每个断面各测量点的距离h i ，算得面积微元ΔS i ,
据此可以计算胶带输送机上煤流断面积S ，并得到外型轮廓和坐标定位等信息，再引入胶带输送机运行速度就可以计算出煤流的体积，乘以煤体密度从而得出实时的煤流量。该扫描仪具有：扫描角度大,
能够扫描0.8~2m 的输送机带宽；扫描距离远，只要反射率不低于10%，有效扫描距离均可达10m；抗干扰能力强，数据传输快等特点，扫描原理如图3所示。
图3 扫描原理
4) 工业电脑。工业电脑里运行有分析软件,
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用于:①与扫描仪通讯并接收扫描仪所测量的数据;②对扫描仪的原始数据进行分析和处理，以获得所需要的实时煤量数据;③提供标准的Modbus TCP 接口，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。
5) 交换机。交换机主要用来接收扫描仪测量数据，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，从而获得煤量信息。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，将信号转化为光纤以太网接口)，标准接口为RJ45以太网接口；当直接和环网连接时，可采用光纤以太网接口(SC 接口)。
2 现场安装
2.1 固件安装
混凝土胶粘剂煤量扫描装置在胶带输送机安装位置见示意图
4。图中的龙门框或者安装支架需要根据实际情况自行设计，安装高度在1~10m 范围内，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。
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10~12mm 的光缆与电缆，光缆采用具有MA 认证的6芯光缆，电缆采用具有MA 认证的移动电缆。煤量扫描装置和控制箱的通讯可以选择网线或者光纤，只需要连接一种即可。连接完成后将接线腔盖板重新安装好，在安装过程中注意保护好隔爆面，以免损伤隔爆面。由于不能确保光缆电缆连接设备同步运动，所以必须确保光缆和电缆有足够的预留长度，一般不低于20m。 3 报警和故障指示筛底
煤量扫描装置采用了故障诊断技术，通过控制中心对该装置进行故障报警，见表1。
4 维护和清洁
4.1 维 护
在日常维修维护前，请确保将煤量扫描装置前级供电电源切断并挂牌警示；使用万用表检查并确认电源端子处的电压为0V；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，以确保维修维护工作安全进行。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，并注意以下各项:
①防爆箱体内和玻璃上积聚的粉尘;②电缆和电线及其屏蔽层的连接是否紧固;③电缆绝缘的完整性，不得损坏外部电缆护套;④信号和动力电缆的正确类型。如需更换零件，将煤量扫描装置前门打开，参照零部件位置图更换对应零部件，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。
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，通讯连接失败
1.检查供电回路，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，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，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，需要更换煤量扫描装置的核心部件。
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，而松散的连接中可能积聚粉尘和湿气，会导致低电平信号丢失。出于这些方面的原因考虑，应定期检查箱体并在必要时清洁。透明玻璃上粉尘会影响扫描仪扫描精度，因此必须确保玻璃表面的清洁。在清洁时，请注意以下几点:①将设备或组件盖
住，以防止污物进入;②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;③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。
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，通过对现场采集煤量数据与理论计算比较，结果表明，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，较传统的胶带电子秤精度更高，而且运行可靠性好，故障率极低，完全可以满足综放工作面日常煤量监测，有较好的推广应用价值。参考文献:directdraw
[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,2018,44(4):20-24.
[2] 虞弘毅，钱桂禧，罗洪峰.带校验装置的电子皮带秤系
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[责任编辑：王伟瑾]
52020年6月 王 杰院矿用隔爆型煤量扫描装置设计与应用 第29卷第6期
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