在智能調速下煤礦自動配煤技術的研究與應用

［關鍵詞］科技創(chuàng)新；煤礦；自動配煤

隨著工業(yè)自動化的不斷推進與科技的飛速發(fā)展，煤礦行業(yè)正迎來轉型升級的重要時期。然而，傳統(tǒng)煤礦生產方式已不能很好地滿足高效、安全、環(huán)保的生產需求。引入自動配煤技術能夠優(yōu)化主運輸膠帶機帶載量，提高設備利用效率，達到煤倉給煤機無人值守的效果。再結合智能調速技術可以優(yōu)化主運輸系統(tǒng)的負荷，使其始終處于滿負荷運行的狀態(tài)，減少設備運行時間，提高效率，達到節(jié)能目的。自動配煤技術與智能調速技術的有效融合，不僅能夠顯著提高煤礦生產效率，降低安全風險，減少人員勞動強度，還可以為煤礦行業(yè)的綠色化與智能化發(fā)展提供新的思路與可能。

1 煤礦自動配煤概況

煤礦自動配煤技術作為煤炭工業(yè)智能化發(fā)展的關鍵一環(huán)，近年來得到了廣泛推廣與應用。得益于傳感器、計算機及自動化控制技術的持續(xù)進步，自動配煤系統(tǒng)已由初步自動化邁向了更為智能、精細的發(fā)展階段。實際應用中，該系統(tǒng)憑借高精度傳感器持續(xù)監(jiān)測順槽膠帶機與主運膠帶機的重要荷載指標，并使用先進算法對指標數據完成深入分析與處理，實現給煤機的精準給煤，從而使主運膠帶機達到基本滿載運行。煤礦自動配煤技術的廣泛應用具有深遠意義，不僅顯著提高了膠帶機設備的利用效率，提升了配煤的準確性與效率，還有效降低了生產成本和勞動強度，并為煤礦生產帶來了經濟與環(huán)保雙重效益。值得一提的是，自動配煤技術的推廣與應用也有力促進著煤礦行業(yè)的轉型升級，并為煤炭工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展注入了新的活力。自動配煤技術不僅是煤礦智能化發(fā)展的核心成果，還是引領煤炭工業(yè)走向環(huán)保、高效、可持續(xù)發(fā)展的關鍵力量。

1.1 自動配煤實現原理

自動配煤系統(tǒng)通過實時監(jiān)測瞬時煤量控制井下煤倉給煤機變頻器的頻率，實現了遠程控制與煤量的動態(tài)調整，確保了主運膠帶機的滿載運行。

自動配煤系統(tǒng)主要由6部分組成，分別為煤倉倉位檢測料位計、給煤機變頻開關柜、PLC控制柜、計量稱重裝置、智能監(jiān)測攝像頭及警示燈。

在煤倉頂部安裝雷達料位計，監(jiān)測煤倉煤量高度數據，利用南翼膠帶機已有的計量稱重系統(tǒng)，實時監(jiān)測二水平綜放瞬時煤量及累計量，同時利用東翼膠帶機已有的計量稱重系統(tǒng)，實時監(jiān)測主運輸膠帶機瞬時煤量。

PLC控制柜監(jiān)控煤倉插板開關信號、倉位信號、給煤機變頻器啟?？刂?、速度給定、電參數反饋、插板開關控制、計量稱重系統(tǒng)煤量數據及各種數據處理輸出等。

警示燈紅色閃爍表示全自動配煤運行中，人員不準靠近；常綠表示設備閉鎖停機狀態(tài)，人員可停電檢修。防人員侵入AI攝像頭實時檢測是否有人員闖入煤倉下口非安全區(qū)域，若有則進行語音警告，嚴重時停止自動運行設備。

1.2 自動配煤控制原理

某煤礦現有4煤、6煤兩水平煤層生產。給煤機采用變頻控制，通過擬合計算變頻給煤機給煤量C，并結合視頻分析和帶速擬合4煤在東翼膠帶機上占比M%。利用6煤南翼膠帶機計量稱重系統(tǒng)檢測瞬時煤量，并結合視頻分析和帶速，擬合計算出到達東翼膠帶機上的瞬時煤量D和在膠帶機上的占比N%。東翼膠帶機滿載煤量設定為Q。依據Q≥A+B、%M+%N＜100%，確保東翼膠帶機的安全、高效運行。

自動配煤系統(tǒng)將依據瞬時煤量B和N%動態(tài)調節(jié)給煤量A，并結合東翼膠帶機變頻調速功能，確保東翼膠帶機及外運主運輸膠帶機的滿負荷運行。

1.3 自動配煤實現方式

井下煤倉一臺給煤機插板調成2/3開度（標定為A給煤機），另一臺給煤機插板調成100%開度（標定為B給煤機），目前調試設定分為4段調節(jié)，使東翼膠帶機煤量保持滿負荷運行。南翼膠帶機煤量大于3400t/h時，兩臺給煤機都停機；南翼膠帶機煤量大于2800t/h、小于3400t/h時，啟動A給煤機，停B給煤機；南翼膠帶機煤量大于1700t/h、小于2800t/h時，啟動B給煤機，停A給煤機；南翼膠帶機煤量小于1700t/h時，兩臺給煤機都啟動。

2 自動配煤技術與智能調速技術的結合

2.1 智能調速技術簡介

智能調速技術應用機器視覺技術，通過實時捕捉礦區(qū)的視頻影像，利用先進的AI算法完成深度圖像識別與處理。將圖像采集上傳到上位機，經過圖像處理算法，得到膠帶機上煤量的占空比，實時估算膠帶機上的煤量，然后再把結果傳送到變頻器，通過變頻器進行調速，這樣可以對膠帶機上的煤量進行實時調速。系統(tǒng)可以根據識別結果來靈活調整機械設備的運行速度，以此提升膠帶機等設備的有效利用率，達到節(jié)能目的。

2.2 兩項技術的結合

煤礦自動配煤與智能調速技術的有效結合逐漸成為提升煤礦生產效率與安全性的重要手段。自動配煤系統(tǒng)可以根據單個綜采面膠帶機實時帶載量，智能調整煤倉給煤機給煤量，以實現5條主運膠帶機基本滿載運行，提高設備利用率。而智能調速技術則通過實時監(jiān)控礦區(qū)的作業(yè)環(huán)境，動態(tài)靈活調整機械設備的運行速度，保障生產流程的高效與安全。

兩者的融合在實際生產中發(fā)揮了不可或缺的作用。憑借自動配煤系統(tǒng)精準配煤，配合智能調速技術對生產流程的全面監(jiān)控與實時調整，煤礦可以實現更為精準、高效的生產管理。該智能化的管理方式大幅提高了生產效率，有效降低了因人為操作失誤而導致的安全風險。具體來說，在自動配煤系統(tǒng)依照主運膠帶機滿載量控制給煤機給煤量時，智能調速技術能夠實時監(jiān)控生產線的運行狀態(tài)，并結合實際需求來動態(tài)調整設備的運行速度，以保證生產流程的順暢與安全。這種智能化的協(xié)同工作模式為煤礦的安全高效生產提供了有力的技術支撐，也促進與推動了煤礦行業(yè)的科技進步與產業(yè)升級。

2.3 運行情況及效益分析

某煤礦的自動配煤和智能調速系統(tǒng)自2020年11月起全面實施，結合煤倉料位實時監(jiān)測與給煤機的智能控制，實現了煤炭運輸的高效管理。

從運行情況看，自動配煤技術滿足了各膠帶機的滿負荷運行，減少了運行里程和時間，而且各膠帶機的電機轉速得到了合理調整，而外運膠帶機與主井膠帶機的轉速也均有所降低。這種智能調速方式提高了運輸效率，顯著降低了能耗，為煤礦的節(jié)能減排與高效生產作出了積極貢獻。

2.3.1 技術效益

自煤礦自動配煤系統(tǒng)實施以來，其技術效益顯著。系統(tǒng)通過引入先進的圖像處理技術，對井下運輸膠帶機和煤礦控制系統(tǒng)完成了智能化改造，實現了降速降耗、降速增效的目標。具體而言，針對可調速膠帶機，在合理調速范圍內，成功降低了電機轉速，特別是自動配煤技術的加入，更加提高了運輸效率，避免了不必要的能耗。

此外，該系統(tǒng)的實施還嚴格按照技術標準進行，不斷完善并達到了約定的技術性能要求。同時，設備外觀完好，且符合國家相關標準，攝像儀、顯示器、分站等關鍵設備均工作正常，控制系統(tǒng)可靠穩(wěn)定，滿足了系統(tǒng)控制的要求。

2.3.2 經濟效益

煤礦自動配煤技術與智能調速技術的結合應用還顯著提升了煤礦的經濟效益。該系統(tǒng)通過自動配煤和智能調速，實現了降速增效與降速降損的目標，為煤礦帶來了可觀的經濟回報。

此外，自動配煤系統(tǒng)的成功運行也進一步提升了經濟效益。該系統(tǒng)實現給煤機的無人值守，從而減少了人工成本。該煤礦自動配煤系統(tǒng)的實施，通過降低能耗與減少人工成本，顯著提升了煤礦的經濟效益。

智能化改造不僅大幅優(yōu)化了生產流程，還為煤礦的可持續(xù)發(fā)展注入新的經濟動力。

2.3.3 環(huán)保效益

伴隨自動配煤系統(tǒng)和智能調速系統(tǒng)的成功實施，不僅實現了技術效益與經濟效益的提升，同時也帶來了顯著的環(huán)保效益。通過兩項技術的應用，減少了電量的消耗，節(jié)約了能源，減少了CO2排放，緩解了氣候變化，減少了設備的運轉時間，降低了噪聲對環(huán)境的影響。

同時，自動配煤系統(tǒng)的運行也促進了環(huán)保效益的提升。通過實現給煤機的無人值守，不僅提高了工作效率，還減少了人為因素可能對環(huán)境產生的影響。該智能化的管理方式有助于推動煤礦行業(yè)向更加綠色、環(huán)保的方向發(fā)展。

3 結束語

通過對煤礦自動配煤技術與智能調速技術的建設與應用進行深入探討，發(fā)現這兩項技術在煤礦生產中具有巨大的應用潛力與使用價值，不僅有助于大幅降低安全風險，提高生產效率，還有助于推動煤礦行業(yè)的智能化與綠色化發(fā)展。未來，將持續(xù)研究與探索更多先進技術，如人工智能、深度學習等。伴隨技術的創(chuàng)新與完善，自動配煤技術與智能調速技術有望在煤礦行業(yè)得到更深入且廣泛的應用，進一步促進煤礦生產的智能化與自動化，進而為煤礦行業(yè)的轉型升級提供強大助力。