煤礦皮帶機自動化系統設計研究

厲忠濤

摘要：皮帶機作為一種帶式輸送機，具有結構簡單、操作方便、輸送能力強及壽命長的優(yōu)點，在煤礦生產中得到廣泛應用。然而，由于傳功功率較低、無功環(huán)流損耗較大且啟動電流大，除了給企業(yè)帶來了經濟損失之外，更為重要的是威脅著煤礦的安全生產。在此背景下，實現煤礦皮帶機自動化系統的設計具有重要意義。

關鍵詞：煤礦皮帶機;自動化系統;設計應用

帶式輸送裝置在煤礦生產中已得到了廣泛應用，但是其啟動電流大、傳動效率低、功率不平衡、無功環(huán)流損耗大、老化速度快等問題也日益突出，不但給企業(yè)帶來了很大的經濟損耗，同時對煤礦的安全生產造成了嚴重的威脅，直接影響煤礦工人的人身安全。隨著計算機科學和自動化技術的發(fā)展，皮帶機自動化系統的應用也越來越廣泛，不僅能夠有效降低皮帶和液力耦合器的直接磨損和維護成本，延長皮帶機使用壽命，提高企業(yè)經濟效益;還可以提高煤礦生產的穩(wěn)定性和安全性，保障企業(yè)的財產和員工的人身安全。

一、皮帶機自動化的重要性

礦井皮帶輸送機系統是原煤輸送是唯一的途徑，是礦井生產的重要環(huán)節(jié)，因此它的安全高效運行受到很大程度的重視，由于礦井皮帶輸送系統分布廣、信息分散以及控制要求高的特點，隨著礦井生產規(guī)模的不斷擴大，以及技術水平的不斷提高，現代化礦井也需要現代化管理，因此對皮帶輸送系統的控制和管理提出了更高的要求。皮帶輸送機的自動控制的方式，是在整輸送線上新增一套集中控制裝置，在控制室內集中操作機構，由一名司機來完成操作。這不但節(jié)省了大量的司機人員，也為及時發(fā)現故障，縮短停產時間和綜合自動化創(chuàng)造了條件。目前，已經成為礦井膠帶輸送的主要控制方式。

二、皮帶機自動化系統設計依據及參數設定

（一） 皮帶機自動化系統設計依據

煤礦業(yè)中皮帶機自動化系統設計應符合相關的要求和規(guī)定，主要有《煤礦安全規(guī)程》、《電控設備·第二部分·裝有電子器件的電控設備》、《電能質量公用電網諧波》、《交流傳動礦井提升機電控設備技術條件》、《交流電機半導體變頻調速裝置總技術條件》、現行國家電工委員會及其他有關標準、現行國家煤礦局及電工委員會的其他標準。

（二） 常用參數及標準

該系統主要有保護裝置、溫度傳感器、堆煤傳感器、電源箱、速度傳感器、煙霧傳感器和連接器、雙屏蔽強拉力電纜、雙護套及快速接插件等組成，其主要涉及的技術參數及其標準如下：（1）系統額定輸入電壓為AC36 V，電壓偏差波動為80%～110%，過流保護整定電流為1.2 A，防爆溫度標志為150℃。（2）煙霧、溫度及速度傳感器為有源器件，其靜態(tài)電流應小于210 mA，最大動作電流應小于230 mA，工作時額定電壓為12V;其余傳感器為無源器件，最大動作電流為5 mA。（3）本安輸出最大電流為DC5 mA，最高開路電壓為DC12 V，最大短路電流為4 mA;本安外部的最大分布電感為2 mH/km，外部最大分布電容為0.2 pF/km。（4）集中控制信號最大電壓為12V，最大電流為0.5 A;繼電器輸出節(jié)點標準容量為AC36 V/5 A。

三、皮帶機自動化系統的結構設計

皮帶機自動化系統所采用的變頻器裝置系統主要是起到綜合保護及控制的作用，該系統能夠利用計算機來實現多臺控制器的通信。維修人員僅僅需要在屏幕上對運輸機的運行狀態(tài)進行詳細觀察，就能夠快速的分辨出哪里出了問題，就能夠及時對其進行檢修。這樣一來，就大大的提高了檢修效率，且對多個傳感器進行聯合使用，不僅提高了系統運行的安全性及穩(wěn)定性，而且還能夠加強系統故障的報警機制。其中最為主要的變頻器裝置的特性表現在以下幾方面：

（一） 變頻啟動器

該啟動器則主要是對井下多臺皮帶機線的運行進行集中統一的控制，確保皮帶機線的健康運行。

（二）傳感器

該系統的傳感器主要分為速度和跑偏傳感器、煙霧傳感器及堆煤傳感器。其中速度和跑偏傳感器則主要是對輸送機的速度及路徑進行檢測，一旦運行的速速及路徑與設定的速度、路徑相差較遠，就會自動將故障返回到控制中心，維修人員能夠及時的發(fā)現措施，進而對其進行調整，確保系統的正常運行;煙霧傳感器則是對煤礦中的煙霧等隱患進行檢測，并做出及時的判斷及行動，通過這種檢測及判斷進行保障線路的運行安全;堆煤傳感器是指對煤炭的感應，多有煤時則能夠實現自動運行，若沒有煤時則自動停止運行，通過此種傳感器的控制，避免出現無煤皮帶機仍在運行的現象，最終實現節(jié)約能源及安全運行的目的。

（二） 控制電路

該系統電路的核心器件主要是采用單片機、數字及PID整定法對電路進行控制，完善電路的抗干擾能力，最終實現電路運行的安全、穩(wěn)定及高效。

（三） PLC控制

該系統主要采用的是PLC可控制編程器，采用西門子所開發(fā)的STEP7，這是一種可運行在通用微機中的可控制編程器，能夠在Windows環(huán)境下對語言進行編程，是一種可進行的相互間的通信。通過該編程控制軟件，除了能夠較為方便的實現梯形圖及語言形式外，還能夠通過編譯后將轉接電纜直接輸入到PLC的內存中，對各個輸出設備的通斷情況進行實施檢測，并及時的對其進行調試。在該集中控制系統中主要有三種工作方式，一是在就地方式下，皮帶機由操作員集中控制手段按鈕，采用PLC對他們進行啟停，其保護均進行投入;二是集控方式，皮帶機則根據生產工藝流程對程序進行集中控制，讓其停止就停止，讓其運行就運行，實現自動化控制;三是檢修方式，皮帶機采用手動按鈕，利用PLC進行分別控制，啟?；蛘咚俣染善淇刂?，確保各個故障的投入選擇，在顯示屏內進行有效控制，確保系統的安全可靠運行。

四、結束語

在設計煤礦重皮帶機自動化控制系統的過程中，要按照一定的標準和技術參數，結合煤礦的實際情況，對控制系統的結構和性能進行設計;并通過相應的試驗對系統的結構和性能進行改進，直至符合要求為止。煤礦重皮帶機自動化控制系統可以有效解決煤礦生產中出現的一系列問題，提高煤礦的生產效益，保障煤礦的安全生產，具有重要的應用價值。

參考文獻：

[1]宋小軍.基于PLC的礦井皮帶運輸機監(jiān)控系統設計和改造[J].機械工程與自動化，2017（4）：186-188.

[2]原偉偉.岳城煤礦井上下膠帶輸送機集控自動化系統研究[J].能源與節(jié)能，2019，161（02）：119-121.

[3]楊魯振，王猛，王登科，等.煤礦自動化控制技術在皮帶運輸中的應用[J].山東工業(yè)技術，2018，No.269（15）：77.

（作者單位：黑龍江雞西礦業(yè)集團有限責任公司）