礦山皮帶運輸能耗管理系統(tǒng)的分析

賈虎強　郝維新

【摘 要】本文通過簡單分析皮帶運輸能耗中存在的問題，基于能耗問題的基礎(chǔ)上，對皮帶運輸能耗管理系統(tǒng)進行全面的分析，從礦山皮帶運輸能耗管理系統(tǒng)、和管理系統(tǒng)運行的流程以及對重點功能等方面入手。以此提高皮帶機的運行生產(chǎn)效率，全面提高國家礦山生產(chǎn)發(fā)展的經(jīng)濟效益和社會效益。

【關(guān)鍵詞】皮帶運輸能耗；實際效率；能源浪費；管理系統(tǒng)

1 礦山皮帶運輸能耗存在的問題

1.1 設(shè)備實際效率較低

煤炭生產(chǎn)過程中，煤炭輸送量無法得到保證，現(xiàn)階段的皮帶運輸系統(tǒng)大部分是以人工的方式往皮帶上放置相應的煤礦，實際上煤量的不到準確統(tǒng)一的控制，然而電動機的運行速度和運行頻率缺失相對固定，不會根據(jù)皮帶上的實際負荷實時調(diào)節(jié)。甚至在部分時間會出現(xiàn)皮帶空載的現(xiàn)象，直接造成皮帶運輸設(shè)備實際效率過低。以國家2015年對礦產(chǎn)企業(yè)的調(diào)查可知，礦產(chǎn)企業(yè)的井下皮帶機的運輸綜合效率不到50%，而世界先進水平已經(jīng)達到了75%。

1.2 能源浪費現(xiàn)象嚴重

煤礦運輸不同于其他產(chǎn)品運輸，因為所處環(huán)境和實際情況等問題，在實際運輸過程中，因為常常采用逆煤流起車的方式，運輸系統(tǒng)將物料從尾部運輸?shù)角岸涡枰雮€小時甚至一個小時的時間，而在這期間，系統(tǒng)的下游設(shè)備會一直在空轉(zhuǎn)運行的過程中，造成資源的嚴重浪費。

1.3 運輸生產(chǎn)環(huán)境特殊

大部分煤礦開采地區(qū)位于礦山，造成煤礦皮帶機在大部分情況下不能滿載運行。如果遇到生產(chǎn)準備班或者采礦工作面出現(xiàn)故障等問題時，皮帶上的運送量較少，偶爾會出現(xiàn)空載運行的情況，導致能耗的大量消耗。

2 礦山皮帶運輸能耗管理系統(tǒng)分析

2.1 能耗管理系統(tǒng)

能耗管理系統(tǒng)內(nèi)部由兩個部分組成，一個是通過對皮帶運輸系統(tǒng)的實際情況和能耗進行分析的上位管理系統(tǒng)，一個是對皮帶的供電、拖動以及對皮帶的監(jiān)控和防護等方面進行具體操作功能的執(zhí)行子系統(tǒng)。其中上位管理系統(tǒng)根據(jù)對皮帶運輸能耗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，能夠科學合理的制定相應的節(jié)能控制方案，并且向匡山的管理人員和領(lǐng)導人員提供科學的運輸能耗數(shù)據(jù)，輔助相關(guān)人員對企業(yè)進行規(guī)劃、對生產(chǎn)工作流程進行設(shè)定，保證企業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展。而執(zhí)行子系統(tǒng)利用信息技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)對皮帶運輸展開安全防護工作，實現(xiàn)了皮帶運輸?shù)墓收项A測和遠程控制以及輔助上位管理系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)獲取和存儲。

2.2 能耗管理系統(tǒng)的流程

2.2.1 皮帶運輸管理系統(tǒng)的初期安裝過程

實現(xiàn)能耗管理系統(tǒng)首先要在皮帶的落煤點和礦山上游皮帶機頭安裝兩臺料流傳感器，利用電纜將傳感器收集到的皮帶上煤量信號進行傳輸，由PLC控制箱接受信號，此外還要在皮帶機頭上安裝相應的速度傳感器，進而初步形成了皮帶運輸管理系統(tǒng)。此時皮帶運輸管理系統(tǒng)，利用輸送機尾部卸煤點的料流傳感器對此時的煤量進行判斷，得出皮帶上是否有煤，煤量多少。

2.2.2 皮帶運輸能耗管理系統(tǒng)運行自檢流程

在皮帶機正式運輸之前，管理系統(tǒng)首先要對皮帶機進行自檢，一旦在檢查過程中發(fā)現(xiàn)故障問題，系統(tǒng)就會將信號傳遞給系統(tǒng)內(nèi)配置的通訊信號機，沿皮帶線路進行預警，預警過程中如果有任何一個地方發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常，就可以用煤礦企業(yè)的通訊設(shè)備向上級報告，在相關(guān)管理部門的指揮下立刻開始檢修工作，并且全面終止設(shè)備運行，直到處理過程結(jié)束后，才能再次啟動。如果自檢過程中沒有發(fā)現(xiàn)問題，就可以正式啟動。

2.2.3 運輸能耗管理系統(tǒng)的自動化控制流程

除此之外，在皮帶運輸機運輸過程中，皮帶機機頭的PLC控制箱在接收到正常運行的信號后，尾部的料流傳感器就會相應開始對皮帶進行檢測，針對皮帶上的煤量進行實時計算，但實際上皮帶上的物料并不均勻，需要建立相應的數(shù)學模型，如果僅通過PID調(diào)節(jié)，就會造成皮帶機速度變化頻繁，使皮帶機溫度過高而損壞，在經(jīng)過數(shù)學模型的計算后，根據(jù)系統(tǒng)得出的最佳速度值，再次經(jīng)過PLC控制箱，將信號輸出，實現(xiàn)對速度的自動化控制。

3 皮帶運輸管理系統(tǒng)中的具體功能

3.1 實時觀察煤炭運輸情況

在皮帶運輸管理系統(tǒng)控制的各個運輸皮帶上加入傳感系統(tǒng)，對其進行細致的設(shè)置，讓料流傳感器能夠?qū)嵤┍O(jiān)測皮帶上的煤量以及煤流速度，進而提高整體運輸效率，管理人員可以根據(jù)煤礦的實際運輸情況，對速度進行調(diào)節(jié)，對皮帶上發(fā)生的異常能夠及時發(fā)現(xiàn)并且第一時間制定相應的解決方案。如果對傳統(tǒng)的皮帶運輸系統(tǒng)的運輸情況進行監(jiān)控需要大量的人力資源才能夠完成，但是利用皮帶運輸能耗管理系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動化、數(shù)字化的管理。比如某礦產(chǎn)企業(yè)在皮帶運輸啟動前，在幾個關(guān)鍵地點安裝攝像頭，觀察皮帶上煤的情況，并且結(jié)合皮帶運輸管理，將沒有被攝像頭到的位置進行了全面的監(jiān)控。

3.2 實現(xiàn)對煤礦全方位的管理

在皮帶運輸能耗管理系統(tǒng)中存在兩種不同的狀態(tài)，分別為停機狀態(tài)和待機狀態(tài)，前者是指系統(tǒng)內(nèi)的所有設(shè)備完全停機；后者是指雖然設(shè)備完全停機，但是仍處于隨時可以啟動的狀態(tài)，此時設(shè)備中的電氣部分處在待機狀態(tài)。待機狀態(tài)是針對在皮條上沒有煤或者暫時不需要運煤的情況，因為煤礦本身的特殊性需要不間斷的運行皮帶，而待機狀態(tài)能夠最大程度降低皮帶在空載狀態(tài)中消耗的能耗。比如某礦山企業(yè)，就對企業(yè)使用的運輸能耗管理系統(tǒng)進行設(shè)置，安裝相應的通訊廣播設(shè)備，在皮帶待機過程中定時進行預警，同時礦山工人，不要進入，隨時可能會啟動，避免事故發(fā)生的同時，也加強了礦山的管理和應用。

3.3 運輸管理系統(tǒng)的控制方式

皮帶運輸能耗管理系統(tǒng)通過以太網(wǎng)通訊接口對皮帶運輸線進行完整的控制，并且對運輸過程中出現(xiàn)的故障和狀況以警報信息的方式反映給管理人員，具有三種不同的控制方式，分別為就地控制、集中控制和檢修控制。在這三種控制下面對時設(shè)備整體展開全面的控制。此外，因為考慮到煤礦現(xiàn)場情況具有一定的特殊性，某礦產(chǎn)企業(yè)活用管理系統(tǒng)中的屏蔽功能，在面對皮帶保護傳感器發(fā)生故障的時候，將發(fā)生故障的傳感器屏蔽，進一步減少了因為故障而停機的時間，全面提升煤礦運輸?shù)男省?/p>

3.4 系統(tǒng)具有的其他保護功能

除此之外，皮帶運輸能耗管理系統(tǒng)還能夠減少皮帶機在空載或者輕載時不必要的機械損耗，做到有煤開車，無煤停車，根據(jù)皮帶運輸中的特殊情況，實現(xiàn)自動化控制，讓系統(tǒng)更加智能化并且對皮帶的運行速度進行全面的保護、平衡運行使用功率等多樣化的功能。其中運輸能耗管理還實現(xiàn)了漢字顯示和語音報警的功能，比如，某礦山企業(yè)在皮帶運輸管理系統(tǒng)中加入了液晶顯示屏，將管理系統(tǒng)中的警報信息，通過顯示屏實現(xiàn)漢字顯示，提醒周圍的開采工作人員，并且輔助語音警報系統(tǒng)，實現(xiàn)音像結(jié)合的報警方式。

4 總結(jié)

綜上所述，現(xiàn)階段礦山開發(fā)過程中使用的皮帶運輸機的消耗能源過大，在使用皮帶運輸能耗管理系統(tǒng)后，利用管理系統(tǒng)中的相關(guān)功能，解決皮帶機能耗問題，從根本上降低皮帶機整體損耗，提高皮帶機工作效率的同時，也相對延長了皮帶機的工作時間，通過減少設(shè)備的維修時間，提高設(shè)備的生產(chǎn)效率，并且?guī)拥V產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟效率發(fā)展，應該對皮帶運輸能耗管理系統(tǒng)進行全面的推廣，以此完善國家的礦山的開采功能。

【參考文獻】

[1]馬元青，陳丕軍.淺談煤礦井下皮帶運輸中PLC的應用[J]. 機械管理開發(fā)，2015，30（09）：86-87+125.

[2]付合營.礦山皮帶運輸能耗管理系統(tǒng)的研究[J].煤炭與化工，2014，37（04）：93-95+99.

[3]孟玲玲，王振翀，周俊超.基于能耗均衡的礦井皮帶無線傳感器網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建[J].電子設(shè)計工程，2010，18（03）：116-118.endprint