智能調速皮帶裝置的應用

劉宇新 初 靜 張建忠 陳 偉

（1.鐵煤集團公司曉明礦選煤廠，遼寧 調兵山 112700；2.鐵煤集團東辰煤炭公司，山西 呂梁033000；3.鐵煤集團公司生產技術部，遼寧 調兵山 112700）

0 前言

在安有在線測灰儀的洗中塊皮帶上安裝傳感器，測量皮帶上煤層的厚度，根據測量皮帶輸送機上煤層的厚度，通過皮帶變頻器隨時調整皮帶的轉速，煤量小皮帶變慢，煤層的厚度就增大，從而保證煤層厚度穩定，滿足了在線測灰儀對質量厚度的測量要求，保證測灰儀只要有煤通過就有測量灰分值顯示。同時將采集測灰儀輸出的灰分信號，與測量的煤層厚度進行相關分析，給出“灰分修正值”，為灰分閉環控制提供可靠的灰分數據。

1 改造前存在的主要問題

原來安裝在洗中塊膠帶輸送機上的ZZ-89A型在線式γ射線煤灰分儀，在刮洗或塊煤率較低時，煤層太薄，測灰儀測不出數據或測試結果不準確，不能用于跳汰機自動化控制系統指導洗煤生產。

2 智能調速皮帶裝置的安裝

曉明礦選煤廠使用的ZZ-89A型在線式γ射線煤灰分儀，安裝在洗中塊膠帶輸送機上，在跳汰機處通過LED顯示在線測得的數據，用于指導洗煤生產，但在線測灰儀經過皮帶的煤層質量厚度有要求，如果煤層太薄，測不出數據或測試結果不準確，近幾年隨著采煤機械化程度和洗煤入洗比率的提高，洗中塊瞬時產率降低，即洗中塊膠帶輸送機上的煤層薄，測灰儀不顯數，不能指導洗煤生產，為此，研究決定在洗中塊膠帶輸送機上安裝智能調速控制裝置，通過智能調速控制裝置根據煤層厚度實時調整皮帶的轉速，保證煤層厚度的穩定，滿足測灰儀的測量要求，同時與跳汰機自動控制系統相連接，實現灰分閉環控制，即保證了洗產品質量，又提高了洗煤效率。

在洗中塊膠帶輸送機電動滾筒上安裝智能調速變頻器，使其能根據膠帶輸送機上煤層的厚薄調整皮帶的轉速，以此來增加煤層的瞬時厚度。

2.1 調速皮帶智能控制系統的功能

調速皮帶智能控制系統完成兩種功能：

（1）根據測量皮帶輸送的煤層厚度實時調整皮帶的轉速，保證煤層厚度的穩定，滿足測灰儀的測量要求。

（2）采集測灰儀輸出的灰分信號，與測量的煤層厚度進行相關分析，給出“灰分修正值”，為“灰分閉環控制”提供可靠的灰分數據。

2.2 控制連接的結構方式

調速采用變頻器控制。根據變頻器的特點，采取“就近安裝，遠方控制”，即變頻器機柜安放在調速電機附近，而控制是由跳汰控制機柜內的專用PLC實施，避免變頻器對控制系統的干擾。

為了防止變頻器的損壞影響生產，加設了“接觸器后備”的控制模式：一旦變頻器發生故障，可將機柜內變頻器負荷側的皮帶電機接線卸下，接至接觸器的輸出側，送上接觸器的電源，由變頻機柜右側的“起、停”按鈕手動控制皮帶電機起停即可。

2.3 三種控制方式

正常條件下調速皮帶智能控制系統有三種控制方式：集中控制（自動）、本地控制（自動）、手動控制。三種控制方式都是在“調速皮帶智能控制系統”機柜面板上進行設定。其中“手動控制”為強制性操作，當把開關切換到“手動”位置時，由人工調節機柜面板上的調節旋鈕即可控制皮帶的轉速快慢。這樣設置是為了在緊急條件下現場工人的直觀操作而設置的。

當把“手/自動”開關切換到“自動”位置時，對應著“集中控制”和“本地控制”兩種操作：

（1）當開關位于“集中控制”時，皮帶由選煤廠集控信號控制啟、停，運行過程中皮帶速度根據被測煤層的厚度自動調節。

（2）當開關位于“本地控制”時，皮帶的控制權轉交到觸摸屏面板的“調速皮帶智能控制系統”畫面，這時在觸摸屏左上角的“系統開/停”觸摸按鈕起到控制調速皮帶開、停的作用，故稱為“本地控制”。在“本地控制”狀態下，運行過程中的皮帶速度依然根據被測煤層厚度自動調節。

在“集中控制”條件下，觸摸屏上的“系統開/停”觸摸按鈕不起作用，即不能起到控制作用。

在畫面左上角的“系統開/停”觸摸按鈕旁邊有三個小長方形指示燈，分別指示遠方“調速皮帶智能控制系統”機柜面板開關的設置狀態。

2.4 “調速皮帶智能控制系統”畫面

僅有“調速皮帶/厚度設定”為設定值，一般取該值為7cm；其它均為觀察值。畫面中的實時曲線部分下部，對表達各種測量值的顏色分別進行了說明，大致可分成3組：

（1）厚度設定、厚度實測、轉速反饋，分別表征皮帶運輸的煤層厚度與皮帶轉速的相關關系。應注意的是：厚度設定、厚度實測的單位是厘米（cm），而轉速反饋的單位是100%×10,為的是與實時曲線的共用刻度配合。

（2）灰分設定、灰分測量、灰分修正、灰分平均是一組相關數據，單位是真實灰分值。其中“灰分設定”是在另外其它三個畫面中設定的；“灰分測量”測得的是測灰儀輸出的兩分鐘的平均灰分；“灰分修正”是經過處理后用于“灰分閉環控制”的灰分值；“灰分平均”為二十分鐘的灰分平均值。

（3）“二段設定”曲線的單位是厘米（cm）,是“跳汰機二段的設定值/10”，縮小10倍是為了與實時曲線的共用刻度相配合，在同一畫面中來比較灰分的變化與二段設定值的相關關系，即體現出“灰分閉環”的控制作用。

實時曲線中的“灰分測量”為測灰儀輸出的兩分鐘的平均值，體現出入洗煤質的變化和“給煤/排料/灰分閉環三重調節”的效果；“灰分平均”為二十分鐘的灰分平均值，集中地體現了洗產品質量的波動范圍。

3 使用效果

此項技術的應用，不但發揮了在線測灰儀的作用，而且與跳汰機自動化系統相連接，實現了洗煤自動化的“給煤/排料/灰分閉環三重調節”，取得了良好的效果，即保證了洗產品的質量，又提高了洗煤回收率。此項技術在鐵煤集團公司內部得到推廣應用。

跳汰機的數量效率由改造前的96.75%提高到改造后的97.38%，提高了0.63%；改造后矸中含煤指標改造前降低了0.95%。

4 效益分析

4.1 效益測算

2012年實際入洗原煤76.75萬噸，洗選產品理論產率為72.65%，洗煤數量效率由之前的96.75%，提高到之后,97.38%，洗產品平均售價為691.69元/噸，則年增加的經濟效益為：

4.2 社會效益

自從安裝智能調速皮帶裝置，在線測灰儀從分發揮了作用，時時起到指導洗煤生產的作用，使產品質量有了保證，尤其是洗中塊成為整個集團公司的拳頭產品，贏來了更多的用戶，為曉明礦增收創效。