皮帶機(jī)集中控制系統(tǒng)的優(yōu)化改造

楊恒

摘? 要：潘家窯礦井下帶式輸送機(jī)集中控制系統(tǒng)在安裝應(yīng)用后，因多方面的原因沒有能實(shí)現(xiàn)真正的無人值守作業(yè)。該文針對(duì)該煤礦井下集中控制系統(tǒng)中的問題進(jìn)行了分析，有針對(duì)性地提出了優(yōu)化改造方案，實(shí)踐應(yīng)用效果表明：改造后的集中控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)集中控制的目的，真正實(shí)現(xiàn)了井下無人值守。

關(guān)鍵詞：帶式輸送機(jī);集中控制;變頻器

中圖分類號(hào)：TD634? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

近年來我國煤炭行業(yè)自動(dòng)化程度越來越高，現(xiàn)代大型高效礦井從井下的綜采工作面一直到地面裝車站的原煤全程由礦用帶式輸送機(jī)完成運(yùn)輸，除了對(duì)帶式輸送機(jī)自身的可靠性提出更高的要求外，也對(duì)帶式輸送機(jī)的控制方式提出了新的要求。現(xiàn)在最新的皮帶機(jī)控制技術(shù)是將傳統(tǒng)的皮帶機(jī)綜保系統(tǒng)、生產(chǎn)視頻監(jiān)控等全部集成在一起，形成完整的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，能夠在地面對(duì)井下的多臺(tái)皮帶機(jī)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線監(jiān)控、自動(dòng)程控運(yùn)行、故障報(bào)警記錄等功能，能夠大大提高生產(chǎn)效率、降低噸煤電耗、提高系統(tǒng)可用率，從而提升整個(gè)礦井的自動(dòng)化程度，帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

1 問題的提出

潘家窯煤礦井下共有3臺(tái)皮帶機(jī)，原先各皮帶機(jī)均由工人就地操作，且3臺(tái)皮帶“各自為戰(zhàn)”，互相之間沒有通信，更談不上聯(lián)鎖保護(hù)，沒有一個(gè)統(tǒng)一的操作平臺(tái)，現(xiàn)場(chǎng)工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、勞動(dòng)環(huán)境差，整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)化水平低、故障率較高。在2014年也對(duì)其進(jìn)行了智能化集中控制系統(tǒng)的改造，實(shí)現(xiàn)了對(duì)井下輸送機(jī)的全面監(jiān)控和管理。但是在實(shí)踐應(yīng)用過程中，因帶式輸送機(jī)自身的強(qiáng)度和技術(shù)問題，加之集中控制技術(shù)的不完善，在使用過程中需要大量的人員輔助作業(yè)，沒有實(shí)現(xiàn)對(duì)皮帶輸送機(jī)的真正無人值守，沒有達(dá)到減人提效的目的。因此必須對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造，提高其性能，實(shí)現(xiàn)真正的無人值守。

2 集中控制技術(shù)應(yīng)用過程中存在的問題分析

（1）集中控制系統(tǒng)無統(tǒng)一的規(guī)定和數(shù)據(jù)指標(biāo)，因生產(chǎn)廠家不同產(chǎn)品的技術(shù)含量也不一樣。產(chǎn)品無法與煤礦井下的工作現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)緊密的結(jié)合，產(chǎn)品安裝試用過程中，無法發(fā)揮其全部功能。

（2）皮帶輸送機(jī)的設(shè)計(jì)不合理，在煤礦井下復(fù)雜的環(huán)境當(dāng)中機(jī)械故障多，需要安排司機(jī)在崗進(jìn)行處理，無法實(shí)現(xiàn)真正的無人值守。

（3）皮帶輸送機(jī)的保護(hù)探測(cè)裝置安裝不合理，無法起到保護(hù)作用，煤炭中的異物容易劃傷皮帶，造成皮帶機(jī)故障，故輸送機(jī)的運(yùn)行可靠性和安全性都較差，需要安排司機(jī)在崗進(jìn)行處理。

（4）因安全性問題，必須安排巡查人員定期和不定期的進(jìn)行巡查，在發(fā)現(xiàn)安全事故時(shí)能及時(shí)地采取處理措施，保證皮帶運(yùn)輸機(jī)的正常運(yùn)行。

該礦基于皮帶輸送機(jī)集中控制存在的問題，必須加以相應(yīng)的優(yōu)化改造，真正實(shí)現(xiàn)無人值守的效果。

3 皮帶輸送機(jī)集中控制系統(tǒng)的優(yōu)化改造設(shè)計(jì)

3.1 皮帶輸送機(jī)集中控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀分析

該礦采用KJ161煤礦膠帶運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有以下功能，檢測(cè)保護(hù)功能：設(shè)有急停閉鎖、打滑、跑偏、斷帶等多項(xiàng)保護(hù); 控制功能：控制膠帶機(jī)的起、停;語音通信功能：膠帶機(jī)沿線語音通信、報(bào)警功能、井上、井下聯(lián)絡(luò)功能;視頻監(jiān)控功能：配備網(wǎng)絡(luò)視頻攝像機(jī)可實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控功能;聯(lián)網(wǎng)功能：將井下控制、保護(hù)信息上傳到地面集控中心，并實(shí)現(xiàn)地面遠(yuǎn)程控制。在該煤礦井下3部皮帶輸送機(jī)上安裝調(diào)試后，該監(jiān)控系統(tǒng)能對(duì)該區(qū)域的皮帶化實(shí)現(xiàn)集中控制，統(tǒng)一開停機(jī)。在后期的運(yùn)行中，除了上述各類常見問題外，還存在著保護(hù)動(dòng)作不靈敏、視頻監(jiān)控不清晰等問題，必須安排專職的司機(jī)在崗值守，沒有實(shí)現(xiàn)最初的減人提效的目的。

3.2 皮帶輸送機(jī)與膠帶運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)改進(jìn)方案分析

煤礦技術(shù)人員基于集中控制系統(tǒng)存在的問題，結(jié)合井下3臺(tái)皮帶機(jī)的工作環(huán)境和使用經(jīng)驗(yàn)，提出了優(yōu)化改造方案： 1）對(duì)皮帶輸送機(jī)機(jī)架的薄弱部位進(jìn)行強(qiáng)度加固處理。2）安裝變頻器來對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制。3）安裝并調(diào)整好保護(hù)裝置。4）重新設(shè)計(jì)斷帶保護(hù)裝置。5）增加除鐵裝置保護(hù)膠帶。6）增設(shè)電機(jī)、減速器溫度控制探頭，控制停機(jī)。7）更換為高清彩色攝像頭，提升視頻監(jiān)控的質(zhì)量。

3.3 皮帶輸送機(jī)改造方法及效果分析

3.3.1 對(duì)皮帶輸送機(jī)的前梁和張緊小車進(jìn)行加固處理

在該礦井下3臺(tái)皮帶輸送機(jī)上，前梁是薄弱部位，常發(fā)生扭曲導(dǎo)致張緊小車損壞，因此考慮對(duì)前梁進(jìn)行加固處理。具體方案：在前梁處左右各立一個(gè)礦用工字鋼，工字鋼與巷道底板、頂板進(jìn)行錨桿固定，后再與前梁用卡子固定，這樣就可以起到保護(hù)作用了。同時(shí)針對(duì)張緊小車的開焊問題，采用加設(shè)筋板、支撐的方式進(jìn)行加固，提高小車強(qiáng)度。

3.3.2 調(diào)整為變頻器控制系統(tǒng)

井下3臺(tái)皮帶輸送機(jī)均采用軟啟動(dòng)器，但是在輸送機(jī)滿載運(yùn)輸時(shí)啟動(dòng)非常困難，同時(shí)對(duì)機(jī)電設(shè)備的沖擊載荷大。經(jīng)研究決定采用礦用交流防爆變頻器進(jìn)行替代。該變頻器的使用，有效保障了皮帶輸送機(jī)的啟動(dòng)安全，同時(shí)還具有軟停車（制動(dòng)）功能。

3.3.3 調(diào)整好保護(hù)裝置的安裝

井下3臺(tái)皮帶輸送機(jī)的保護(hù)設(shè)置不合理，試驗(yàn)不規(guī)范。煤礦技術(shù)人員對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行了重新的安裝。將煙霧保護(hù)探頭變形安設(shè)在驅(qū)動(dòng)滾筒的下風(fēng)流方向的側(cè)上方，保證該區(qū)域?yàn)闊熿F流經(jīng)的路徑上，可以實(shí)現(xiàn)有效保護(hù)，防止火災(zāi)的發(fā)生。

3.3.4 重新設(shè)計(jì)斷帶保護(hù)裝置

井下3臺(tái)皮帶輸送機(jī)都為上運(yùn)膠帶，坡度都較大，因此這些皮帶輸送機(jī)在作業(yè)時(shí)存在斷帶隱患。技術(shù)人員重新設(shè)計(jì)研發(fā)了逆止托輥，用來解決上運(yùn)斷帶問題。

3.3.5 增加除鐵裝置保護(hù)膠帶

礦井的原煤當(dāng)中有很多的含鐵雜物，容易刮擦皮帶造成皮帶撕裂。撕裂保護(hù)裝置只能在安裝位置檢測(cè)到皮帶撕裂，具有很大的局限性。因此在采煤順槽皮帶上安裝除鐵裝置，可以有效地防止含鐵雜物進(jìn)入皮帶機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)皮帶的保護(hù)。

3.3.6 增設(shè)電機(jī)、減速器溫度控制探頭

在皮帶運(yùn)輸機(jī)的電機(jī)和減速器位置增加溫度傳感器，并接入集中控制系統(tǒng)事先預(yù)留的接口當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)和減速器的溫度監(jiān)測(cè)和控制。設(shè)定減速器溫度超過70 ℃、電機(jī)溫度超過75 ℃，集中控制系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行警示并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停車處理。

3.3.7 更換為高清彩色攝像頭

該運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)只有7個(gè)攝像頭，無法對(duì)輸送機(jī)進(jìn)行全方面的監(jiān)控。第一，增加攝像頭數(shù)量到20個(gè)，對(duì)重點(diǎn)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)全方位監(jiān)控，將黑白攝像頭更換為高清彩色攝像頭，增加視頻監(jiān)控的質(zhì)量，可以方便工作人員在地面調(diào)度室內(nèi)對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行準(zhǔn)確查看，并進(jìn)行相應(yīng)的工作安排。

4 結(jié)語

該文對(duì)我礦井下皮帶輸送機(jī)集中控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀和存在問題進(jìn)行了分析，有針對(duì)性地提出了優(yōu)化改造方案。實(shí)踐應(yīng)用效果良好，能真正地實(shí)現(xiàn)對(duì)該區(qū)域皮帶輸送機(jī)的集中自動(dòng)化控制，實(shí)現(xiàn)無人值守的目的，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了公司減人提效的目的，該次改造方案是合理的、成功的。

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