皮帶機自動化系統在煤礦中的設計與應用

鶴崗市斯達機電修造有限公司 任國玲

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、無功環流損耗大、老化速度快等問題也日益突出，不但給企業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展，皮帶機自動化系統的應用也越來越廣泛，它利用電力電子技術、電力器件制作工藝及自動控制技術，組成一套完整的自動控制系統，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，提高企業經濟效益；還可以提高煤礦生產的穩定性和安全性，有效避免安全事故的發生，保障企業的財產和員工的人身安全。

一、皮帶機自動化系統設計依據及參數設定

1.皮帶機自動化系統設計依據。煤礦業中皮帶機自動化系統設計應符合相關的要求和規定，主要有《煤礦安全規程》、《電控設備·第二部分·裝有電子器件的電控設備》（GB/T3797-1998）《電能質量公用電網諧波》（GB/T14549-1993）、《交流傳動礦井提升機電控設備技術條件》（JB4263-86）、《交流電機半導體變頻調速裝置總技術條件》（GB12668-1990）、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。

2.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12 V；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12 V，最大電流為0.5 A；繼電器輸出節點標準容量為AC36 V/5 A。

二、皮帶機自動化系統的結構設計和性能介紹

系統采用變頻器裝置系統，主要起到綜合保護和控制功能。系統能夠利用計算機實現多臺控制器的通信，維護人員可在任意顯示屏上查看運輸機的運行狀態，這對系統的維護和檢修十分便捷，同時多個傳感器的聯合使用加強了故障保護和報警的功能，提高了系統的穩定性和安全性。系統主要裝置及其性能見表1。

表1 系統主要裝置及其特性

三、自動化系統在煤礦皮帶機上的應用

控制箱作為煤礦重皮帶自動化系統裝置的核心部件，通過與堆煤、速度、溫度、煙霧等傳感器的綜合運用，實現了自動控制保護功能。具體來說，控制箱通過不斷接收洗煤廠和井下的傳感器信號，利用已設定的程序對接收到的信號進行判斷、運算和處理，并做出相應的動作，發送相應的信號來控制電機的運轉；當皮帶機系統運行不正常時，控制器會接收到故障信號，并發出報警。

在此系統中，控制系統采用單機控制和集中控制兩種方式，系統的上位機與交換機進行物理上的網絡連接，采用OPC方式接入軟件，實現通訊，部分皮帶機需要借助于以太網接口才能實現對接。當其中某臺皮帶機停機時，集中控制就會起到連鎖功能，控制供煤皮帶停止運轉，同時發揮逆煤流延時順序起車功能，延時時間可設置為（8±5）s；結合手動控制，亦可實現其逆過程。

運行過程中，也可遠程控制皮帶的停開，遙測各機械的電流、電壓、溫度、速度及壓力等參數，并可直接在計算機上修改相應的參數，從而對系統的運行狀態進行調整。此外，系統還具有一系列的附加功能，如故障語音報警/預警功能、故障停車/自鎖保護功能、整線系統運行狀態數字顯示功能、遠程對講功能等，能有效防止皮帶打滑、跑偏、煤位低、煙霧等帶來的隱患，為安全生產提供保障。

四、結論

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。