基于数字孪生的皮带输送系统运行状态监测与预警
闫蕴菁

华电郑州机械设计研究院有限公司，河南郑州，450000；

摘要：长距离皮带输送系统运行于复杂工况下，早期故障隐蔽性强，而阈值报警机制对劣化进程的响应存在固有滞后，隐蔽损伤因此难以被及时捕捉。本文以数字孪生为内核，构建了一套运行状态监测与分级预警方法。驱动滚筒、张紧装置与承载托辊群上布设多参量传感阵列，持续获取振动频谱、带面张力、电机电流谐波及环境温湿度等异构数据流；边缘节点承担特征抽取与时间戳对齐工作，处理后的信号随即注入虚拟映射模型。模型端借助有限元离散化框架复现输送带粘弹性力学响应及滚筒接触疲劳行为，长短期记忆网络嵌入其中，承担退化轨迹的滚动预测。预警判据落在残差上：实测数据偏离孪生推演结果、突破动态置信区间时，系统按残差幅度与持续时长启动三级响应。某煤矿主斜井带式输送机的工程应用给出了量化印证：托辊卡滞、带面接头开裂等典型故障的提前识别窗口达72 h以上，误报率压至3.6%以内，虚实闭环架构在输送装备运维中的工程可行性由此得到确认。

关键词：数字孪生；皮带输送系统；状态监测；分级预警

参考文献

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