礦井帶式輸送機節(jié)能控制技術(shù)研究

苗岳鵬

（潞安環(huán)保能源開發(fā)股份有限公司常村煤礦，山西 長治 046102）

1 前言

礦山企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中帶式輸送機[1]是必不可少的組成部分。在帶式輸送機運行過程中經(jīng)常會出現(xiàn)過載和空載[2-4]的情況，此時皮帶依舊以恒定的速度轉(zhuǎn)動。常村煤礦長運輸距離、大煤炭運量的現(xiàn)狀，不但會增加設(shè)備的磨損度，損失過多的電能[5]，還會造成礦井噸煤成本的增加。因此礦井帶式輸送機節(jié)能控制技術(shù)對提升礦井效益起到至關(guān)重要的作用。

2 皮帶運行系統(tǒng)分析

潞安集團常村煤礦所采3#煤層位于山西組的中、下部，為全井田可采的穩(wěn)定煤層，煤層平均厚度為5.95m，埋藏深度為428.2～479.5m 之間。礦井現(xiàn)有23 部主要帶式輸送機，而常規(guī)的恒速控制方式已經(jīng)不能達到礦井設(shè)備節(jié)能降耗的目標。

礦井主要運輸方式是以驅(qū)動滾筒帶動皮帶運行（圖1），故對帶式輸送機功率損耗因素進行分析變得較為關(guān)鍵?；诖?，對帶式輸送機運行阻力F進行分析，主要包括皮帶與托輥摩擦的阻力和托輥自身轉(zhuǎn)動的阻力。

圖1 帶式輸送機示意圖

式中：

F-帶式輸送機的運行阻力，N；

L-皮帶長度，m；

f-摩擦阻力，N；

g-重力加速度，N/kg；

ms-上行帶式輸送機下方托輥重量，kg；

α-帶式輸送機傾角，°；

mx-下行帶式輸送機下方托輥重量，kg；

ms-皮帶重量，kg；

mt-帶式輸送機上方煤炭重量，kg。

因此，降低帶式輸送機的運行阻力所做的功，對帶式輸送機節(jié)能控制起到關(guān)鍵作用?？紤]到托輥直徑、間距、皮帶寬度為定值，則對帶式輸送機的運轉(zhuǎn)速度和煤炭下泄流量控制變得尤為重要。

（1）當控制煤炭下泄流量為600t/h，則相應(yīng)的單位面積上帶式輸送機上的煤炭重量和帶式輸送機的運轉(zhuǎn)速度的關(guān)系如圖2 所示。

圖2 煤炭重量和運轉(zhuǎn)速度關(guān)系（煤炭下泄流量600t/h）

（2）當單位面積帶式輸送機上的煤炭重量為60×10-3t/m2，則相應(yīng)的煤炭下泄流量和帶式輸送機的運轉(zhuǎn)速度的關(guān)系如圖3 所示。

圖3 煤炭下泄流量和運轉(zhuǎn)速度關(guān)系

（3）當帶式輸送機運轉(zhuǎn)速度為2.5m/s 時，則相應(yīng)的單位面積上帶式輸送機上的煤炭重量和煤炭下泄流量的關(guān)系如圖4 所示。

圖4 煤炭重量和煤炭下泄流量關(guān)系

綜上所述，煤炭的下泄流量和帶式輸送機的運轉(zhuǎn)速度都會影響帶式輸送機上煤炭重量。若單位面積上帶式輸送機上的煤炭重量過大，則需要克服運行阻力所做的功越大，相應(yīng)的功率損耗越大，帶式輸送機各部分磨損增大。

3 節(jié)能控制技術(shù)

基于上述分析，帶式輸送機在運行過程中，如何調(diào)控運轉(zhuǎn)速度和煤炭下泄流量是節(jié)能控制技術(shù)的關(guān)鍵。在帶式輸送機控制系統(tǒng)中，皮帶作為被執(zhí)行對象，通過PLC 控制器控制變頻器和電動機等執(zhí)行對象，實現(xiàn)對帶式輸送機啟停控制和運行速度的調(diào)節(jié)。

在現(xiàn)場實踐中，常村煤礦提出采用變頻器來實現(xiàn)對帶式輸送機運轉(zhuǎn)速度的調(diào)控，統(tǒng)計分析其運轉(zhuǎn)速度、煤炭下泄流量，從而基于PLC 發(fā)出指令來控制變頻器調(diào)控帶式輸送機，使其保持運行最佳狀態(tài)，達到節(jié)能控制的目的。帶式輸送機主要的控制系統(tǒng)如圖5 所示。

圖5 帶式輸送機主要的控制系統(tǒng)

4 結(jié)論

針對常村煤礦井下帶式輸送機面臨長距離和大運煤量的問題，分析其運行阻力情況，從而得到帶式輸送機功率損耗因素主要包括：帶式輸送機的運轉(zhuǎn)速度以及煤炭下泄流量。通過PLC 發(fā)出指令來控制變頻器調(diào)控帶式輸送機，使其保持最佳運行狀態(tài)，達到帶式輸送機節(jié)能控制的目的。