煤礦皮帶運(yùn)輸連續(xù)出煤控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

何鑫

摘要：通過(guò)對(duì)皮帶輸送機(jī)重量信息進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)皮帶輸送機(jī)的沿線煤量進(jìn)行預(yù)測(cè)，通過(guò)調(diào)節(jié)皮帶輸送機(jī)的運(yùn)送速度或者關(guān)停某些輸送設(shè)備，來(lái)達(dá)到對(duì)皮帶輸送機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)煤炭運(yùn)輸量控制在一個(gè)較為穩(wěn)定的范圍，實(shí)現(xiàn)皮帶機(jī)輸送機(jī)平穩(wěn)連續(xù)出煤的目的。

關(guān)鍵詞：皮帶輸送機(jī);煤炭運(yùn)輸;控制系統(tǒng)

煤礦井下的煤炭輸送大多采用多級(jí)皮帶輸送機(jī)搭接進(jìn)行運(yùn)輸，帶式輸送機(jī)是保證整個(gè)煤炭運(yùn)輸系統(tǒng)得以正常關(guān)鍵。由于回采面出煤量不好進(jìn)行控制，以及皮帶輸送機(jī)前期設(shè)計(jì)存在余量不夠或者設(shè)備功率不足，導(dǎo)致輸送過(guò)程中煤炭大量的堆積，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起輸送機(jī)出現(xiàn)過(guò)載或者重載，導(dǎo)致輸送機(jī)不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，導(dǎo)致井下整個(gè)煤炭運(yùn)輸系統(tǒng)故障[1-2]。隨著礦井開(kāi)采設(shè)備的不斷更新，綜采面的煤炭產(chǎn)量不斷增加，對(duì)皮帶輸送機(jī)的煤炭運(yùn)送能力要求不斷增高[3-4]。因此，筆者根據(jù)礦井皮帶輸送系統(tǒng)經(jīng)常存在的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種新型的皮帶輸送機(jī)控制系統(tǒng)，以減少因?yàn)榫C采面煤量不可控造成皮帶輸送系統(tǒng)出現(xiàn)停機(jī)問(wèn)題，提升皮帶輸送機(jī)的運(yùn)輸效率。

1控制系統(tǒng)硬件分析

系統(tǒng)采用的硬件是以ET-200M以及S7-300為基礎(chǔ)的工業(yè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)，系統(tǒng)的上位機(jī)采用的采用工控機(jī)、數(shù)據(jù)庫(kù)及動(dòng)態(tài)軟件來(lái)構(gòu)成整個(gè)控制系統(tǒng)的上位機(jī)，將皮帶輸送機(jī)的設(shè)備運(yùn)行信息進(jìn)行采集、處理。設(shè)計(jì)的皮帶輸送機(jī)連續(xù)出煤控制系統(tǒng)主要包括2臺(tái)上位工控機(jī)、2臺(tái)報(bào)煤礦用聲光報(bào)警儀、4臺(tái)皮帶輸送機(jī)電子稱(chēng)、6臺(tái)井下控制分站、4臺(tái)防爆PC，設(shè)計(jì)的硬件具體布置如圖1所示。地面監(jiān)控中心放置2臺(tái)工控機(jī)，采用Wincc軟件，對(duì)井下分站上傳的信息進(jìn)行處理。在井下的回采工作面、運(yùn)輸巷皮帶輸送機(jī)及井下集中運(yùn)輸皮帶輸送機(jī)機(jī)頭各安裝一個(gè)控制分站，將監(jiān)控系統(tǒng)中收集到的信息通過(guò)井下控制分站傳輸?shù)降孛姹O(jiān)控中心工況機(jī)中。在回采面輸送機(jī)機(jī)頭位置安裝電子稱(chēng)，對(duì)運(yùn)輸?shù)拿禾恐亓啃畔⑦M(jìn)行采集，并在回采面運(yùn)輸巷皮帶機(jī)機(jī)頭及集中運(yùn)輸巷皮帶機(jī)機(jī)頭位置均安裝防爆PC，便于井下工作人員對(duì)皮帶輸送機(jī)運(yùn)輸?shù)拿毫窟M(jìn)行監(jiān)測(cè)，便于合理的安排煤炭運(yùn)輸。

2控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

根據(jù)皮帶輸送機(jī)的皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)速度以及煤炭運(yùn)輸量重量等參數(shù)，合理的設(shè)計(jì)控制軟件，以便達(dá)到高效運(yùn)輸，節(jié)能運(yùn)輸?shù)哪康?，設(shè)計(jì)的控制運(yùn)輸系統(tǒng)以皮帶機(jī)最優(yōu)化控制為基礎(chǔ)模型，對(duì)皮帶輸送機(jī)的運(yùn)輸速度及輸送機(jī)載荷的關(guān)系曲線如圖2所示。當(dāng)皮帶輸送機(jī)載荷較小時(shí)，皮帶機(jī)保持較小的運(yùn)輸速度，以便降低對(duì)電力的消耗，具體的實(shí)現(xiàn)策略為：

根據(jù)皮帶輸送機(jī)的運(yùn)輸煤量的多少來(lái)達(dá)到對(duì)皮帶輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度控制的目的，以便達(dá)到節(jié)能與煤炭運(yùn)輸?shù)暮侠砥胶?根據(jù)當(dāng)前階段皮帶輸送機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度對(duì)運(yùn)輸煤量進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到煤量運(yùn)輸與皮帶輸送機(jī)轉(zhuǎn)速的合理匹配。

依據(jù)輸送機(jī)煤流到達(dá)的位置，自動(dòng)的對(duì)皮帶機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度進(jìn)行自動(dòng)停啟或者加速運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)煤流在一段皮帶輸送機(jī)中進(jìn)行運(yùn)行時(shí)，連接的后級(jí)皮帶輸送機(jī)處于運(yùn)轉(zhuǎn)或者停止運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，當(dāng)煤流到達(dá)后級(jí)皮帶輸送機(jī)后方lOm位置時(shí)，后級(jí)皮帶輸送機(jī)開(kāi)始正常運(yùn)轉(zhuǎn)，以防止后級(jí)皮帶輸送機(jī)上由于堆積有煤炭造成重啟動(dòng)問(wèn)題。

根據(jù)皮帶輸送機(jī)工作原理，對(duì)皮帶輸送機(jī)沿線的信息進(jìn)行采集處理，根據(jù)運(yùn)輸系統(tǒng)沿線的運(yùn)行狀況、輸送機(jī)運(yùn)輸煤量信息，對(duì)后級(jí)部分運(yùn)輸機(jī)的煤量進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)整輸送機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，當(dāng)運(yùn)輸?shù)拿毫窟^(guò)大時(shí)，可以選擇關(guān)停有關(guān)設(shè)備，以便將輸送機(jī)運(yùn)輸?shù)拿禾靠刂圃谝粋€(gè)相對(duì)合理的運(yùn)輸區(qū)間內(nèi)，同時(shí)也可以達(dá)到節(jié)能運(yùn)輸?shù)哪康摹?/p>

皮帶輸送機(jī)運(yùn)輸煤量計(jì)算采用累積方式，建立數(shù)據(jù)組對(duì)應(yīng)皮帶輸送機(jī)煤炭的運(yùn)送量，對(duì)應(yīng)皮帶輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)1/2圈時(shí)的煤炭運(yùn)輸量。運(yùn)輸?shù)拿毫啃畔?shù)據(jù)組M[n]，對(duì)應(yīng)的皮帶輸送機(jī)中總的煤炭運(yùn)輸量為∑M[i].采集的煤量重量為Mc，對(duì)運(yùn)輸?shù)奈灰七M(jìn)行計(jì)算，并將采集的煤量重量Mc數(shù)值賦存為M1，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)輸?shù)拿禾恐亓窟M(jìn)行及時(shí)的更新。

將皮帶輸送機(jī)電子稱(chēng)測(cè)定的煤炭運(yùn)輸量作為輸送機(jī)煤量控制處理及判斷的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)過(guò)程為：根據(jù)皮帶輸送機(jī)運(yùn)輸?shù)降V井主井的時(shí)間差，計(jì)算出運(yùn)輸?shù)降V井主井皮帶輸送機(jī)15min（皮帶輸送機(jī)運(yùn)輸1/2距離時(shí)的時(shí)間）內(nèi)煤炭總和，只要運(yùn)輸?shù)拿禾靠偭坎怀^(guò)lOOOt，就不停止輸送機(jī)的運(yùn)行。由于在皮帶輸送機(jī)的機(jī)頭位置安裝有電子稱(chēng)，將采集到的煤量重量信息傳輸?shù)骄碌墓r主機(jī)，隨后經(jīng)過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)將信息傳輸?shù)降孛婀た靥幚砥?，若輸送機(jī)每小時(shí)運(yùn)送的煤炭重量超過(guò)4000t，就將主皮帶輸送機(jī)附近的落煤點(diǎn)皮帶輸送機(jī)暫停，以降低主皮帶輸送機(jī)運(yùn)送的煤炭量，以便降低皮帶輸送機(jī)載荷。若井下回采的工作面距離運(yùn)送大巷皮帶機(jī)距離較近，設(shè)定的主皮帶輸送機(jī)煤炭運(yùn)輸量為4000t/h，若井下的回采面的煤炭產(chǎn)量超過(guò)4000t/h，則需要減少一個(gè)回采工作面運(yùn)輸巷皮帶機(jī)的運(yùn)量，防止主運(yùn)輸巷中的皮帶機(jī)出現(xiàn)過(guò)載，同時(shí)保證煤炭運(yùn)輸?shù)姆€(wěn)定。

3應(yīng)用分析

設(shè)計(jì)的系統(tǒng)皮帶輸送機(jī)上煤炭重量越大，皮帶輸送機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度越快，煤炭的運(yùn)送量越高。在皮帶輸送機(jī)機(jī)頭布置的電子稱(chēng)以及信息傳輸網(wǎng)絡(luò)均正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，皮帶機(jī)連續(xù)出煤控制系統(tǒng)運(yùn)行狀況基本符合設(shè)計(jì)預(yù)期。從控制系統(tǒng)投入運(yùn)行狀況來(lái)看，設(shè)計(jì)的輸送機(jī)連續(xù)出煤控制系統(tǒng)能夠保證輸送系統(tǒng)出煤穩(wěn)定，同時(shí)降低了皮帶輸送機(jī)的故障發(fā)生及能耗。

4總結(jié)

由于回采面煤炭生產(chǎn)的不均勻性，導(dǎo)致皮帶輸送機(jī)系統(tǒng)煤炭運(yùn)輸不均衡，時(shí)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致皮帶輸送機(jī)空載、過(guò)載顯現(xiàn)，給煤炭輸送造成一定影響，因此，筆者設(shè)計(jì)了一種皮帶輸送機(jī)連續(xù)出煤控制系統(tǒng)，以工業(yè)以太網(wǎng)為信息傳輸基礎(chǔ)，采用電子稱(chēng)對(duì)運(yùn)輸?shù)拿旱V進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過(guò)對(duì)皮帶機(jī)運(yùn)輸煤量的計(jì)算，達(dá)到對(duì)皮帶機(jī)運(yùn)輸速度的控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)沒(méi)量的均衡運(yùn)輸?，F(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸結(jié)果也表明，設(shè)計(jì)的系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)運(yùn)行，保證輸送系統(tǒng)出煤穩(wěn)定，同時(shí)降低了皮帶輸送機(jī)的故障發(fā)生及能耗。

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