矿用输送带纵向撕裂检测装备设计与应用.pdf
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1、178/矿业装备 MINING EQUIPMENT装 备0 引言目前,中国是世界上煤炭产量最大的国家之一,而且煤矿开采又以井工矿为主,井工矿井下煤炭运输主要使用矿用输送带(以下简称“输送带”)1-4。输送带通常可分成常规的帆布带、合成纤维带、钢绳芯带等5。伴随着皮带输送机朝着更快地速度,更大地规模,超长的距离,更大倾角的方向发展,钢绳芯带也被日益普遍地应用。钢绳芯带6-7的拉力大幅提升,但它的纵向耐撕扯性能并没有提升。出于橡胶材料自身特性的原因,很可能会出现纵裂8。皮带运输机9-10是工厂和矿山进行正常作业所必须的一种生产性和运输性设备,一旦发生了断裂事故,无论是直接还是间接造成的损失都是巨大
2、的。特别是高速、远距离、大倾角的钢绳芯输送带,很可能会造成更加严重的损失并有可能发生工作人员伤亡。本文以三道沟煤矿为工程背景,提出一种新型矿用输送带纵向撕裂检测装备为输送带系统的安全生产11提供坚实的保障,根除发生大范围纵向撕裂的可能性,及时识别、及时报警、及时停皮带,将纵向撕裂范围降低到最低程度,避免潜在的由纵向撕裂引发的次发连锁事故,及时修补出现的损伤,让安全隐患消灭在萌芽阶段,极大地提高了输送带的安全运行水平。1 工程概况三道沟煤矿位于陕西省府谷县庙沟门老高川一带,距县城直距约 25km。隶属府谷县三道沟、庙沟门、老高川、大昌汗等乡镇管辖。现矿井主采 5-2煤层,煤层厚度 2.03.85
3、m,平均 3.05m,中下部含一层夹矸,岩性为褐黄色泥岩,硬度小,遇水易膨胀,厚度 0.050.15m,结构简单,煤厚变异系数 36.62%;可采性指数 1,为较稳定煤层,井下煤炭、矸石等的运输主要使用运输皮带进行运输。2 输送带纵向撕裂检测装备研发与使用2.1 输送带纵向撕裂检测装备研发利用光学三角理论和回波分析的理论成像,以及使用非接触测量在皮带上撕裂或裂缝面积大小和深度的精确的感应器。将半导体激光器所产生的激光通过一个透镜,将其聚焦到被测对象上,同时,再利用透镜把反射光投射在 CCD 上。然后,由信号处理器以三角函数法来测量在 CCD 上的光电移动分量,以获取被测对象光位移信息。上传动带
4、的下侧安装有激光与摄像机,激光照到传动带的下侧,经传动带表面反射后,摄影机对传送带进行拍摄 采用三角测距法,对激光条带的横截面进行了高、深等参数的提取,并将结果实时地送往控制计算机。通过对皮带底部的所测数据进行处理,最终获得皮带底部的三维图像。能直观的看到皮带有没有被撕裂的现象。光学三角原理如图 1 所示。金腾(陕西德源府谷能源有限公司三道沟煤矿,陕西榆林 719400)摘要:针对矿用输送带运行过程中容易出现纵向撕裂的问题,通过激光束扫描皮带表面技术与相机采集图像信息技术的结合,设计了一款新型矿用输送带纵向撕裂检测装备,并在三道沟煤矿选煤厂得到现实应用,效果显著。关键词:矿用输送带;纵向撕裂;
5、激光束扫描皮带表面技术;相机采集图像信息技术矿用输送带纵向撕裂检测装备设计与应用2023.9 矿业装备/1792.2 输送带纵向撕裂检测装备设计输送带纵向撕裂检测装置能够实现无人智能控制操作设备和对输送带的检测工作,能将上皮带底部的状况,如同播放影片一般,在显示屏上清楚、直观地呈现出来。该检测设备主要采用的是激光束扫描皮带,然后通过摄像机获取图像信息的技术,相互验证,实现 24h检测输送机皮带表面是否有纵裂发生或其他类型的皮带表面破坏。2.2.1 输送带纵向撕裂检测装置激光束扫描皮带表面技术采用了一种激光检测技术,并将其与几套精确的参数和计算方法相结合,以判定该纵裂的真假:对每个异常点进行高度
6、、宽度、与其他异常点间的距离、通过夹角(坐标值),轮廓对比等来识别现有的皮带表层损伤,以及因皮带纵裂而形成的裂纹。精确细致的群体属性确定裂缝的深度,宽度,方向;连续性,分布规律,延长线等,以此判断有无纵裂。2.2.2 输送带纵向撕裂检测装置相机采集图像信息技术该技术可实现实时图像进行实时分析,发现皮带表面裂痕、纵向撕裂时,软件报警,并将异常情况的图像抓拍保存,利用多线程压缩和独特的磁盘操作方法,将数据完全地保存到了硬盘固定文件夹中,确保在进行处理和回看时,可以得到与实际输送带无区别的皮带表面图像。方便用户查看、分析具体问题。输送带纵向撕裂检测装置上位机软件对保存在电脑硬盘的历史数据可模拟完整地
7、再现了整个胶条运转的过程,并能调节仿真胶条运转的速率,使观察更加细致。矿用输送带纵向撕裂检测装备检测模型如图 2所示。2.3 设备主要组成输送带纵向撕裂检测装置包括矿用本安型摄像仪、矿用本安型输送带纵向撕裂检测装置用激光发射器、矿用隔爆兼本安型控制主机。2.3.1 摄像仪矿山本安摄像仪(如图 3 所示)是由德国原厂引进的国际顶级的专业 3D 照相机,相机采用 SICK IVP CMOS芯片专利技术,依据激光三角测量理论研制而成,可有效最大化消除周围光的影响,使 3D 资料得到更好、更稳、更精确的测定。2.3.2 纵向撕裂检测装置用激光发射器矿用本安型输送带纵裂检测设备所采用的激光发射器采用了原
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