井下主運(yùn)輸集控系統(tǒng)在檸條塔礦井的應(yīng)用

摘 要：文章以檸條塔礦井井下主運(yùn)輸系統(tǒng)為例，講述現(xiàn)代化礦井在膠帶輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的選擇，膠帶保護(hù)系統(tǒng)的配置，及膠帶集控系統(tǒng)將變頻系統(tǒng)、膠帶保護(hù)系統(tǒng)接入膠帶集控PLC統(tǒng)一控制，并接入礦井自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：井下主運(yùn)輸系統(tǒng)；變頻驅(qū)動(dòng)；膠帶保護(hù)；膠帶集控

1 概述

1.1 礦井概況

陜煤集團(tuán)神木檸條塔礦業(yè)有限公司檸條塔礦井位于陜西省神木縣西北部，礦井可采儲(chǔ)量為1651.50Mt，礦井生產(chǎn)能力為12.00Mt/a時(shí)，服務(wù)年限為98.3a，其中一水平服務(wù)年限為48.8a。

1.2 井下主運(yùn)輸系統(tǒng)的組成

礦井煤炭運(yùn)輸系統(tǒng)為：回采工作面的煤炭經(jīng)運(yùn)輸順槽膠帶輸送機(jī)→各分煤層膠帶輸送機(jī)大巷→各分煤層集中煤倉(cāng)-膠帶輸送機(jī)大巷→主斜井膠帶輸送機(jī)→地面。

掘進(jìn)工作面出煤，經(jīng)其配套的膠帶輸送機(jī)，轉(zhuǎn)載到各分煤層膠帶輸送機(jī)大巷，匯入主煤流系統(tǒng)。

2 膠帶驅(qū)動(dòng)的選擇

由于本礦井井下帶式輸送機(jī)運(yùn)輸距離長(zhǎng)、運(yùn)輸能力大，為降低起動(dòng)和制動(dòng)時(shí)膠帶的動(dòng)張力，減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊和各承力部件的動(dòng)載荷，因此在驅(qū)動(dòng)裝置選型時(shí)需采用軟起/停方式。

根據(jù)國(guó)內(nèi)現(xiàn)有生產(chǎn)礦井的實(shí)際使用情況，設(shè)計(jì)對(duì)井下各條帶式輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行了CST驅(qū)動(dòng)、變頻驅(qū)動(dòng)、調(diào)速型液力偶合器驅(qū)動(dòng)等多方案比較。

2.1 CST驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

CST驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由交流異步電動(dòng)機(jī)+CST驅(qū)動(dòng)裝置構(gòu)成。

CST驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：有著較好的停車性能；多機(jī)功率平衡；可驅(qū)動(dòng)較大電動(dòng)機(jī)功率，驅(qū)動(dòng)功率可超過(guò)2000kW。就目前井下多電動(dòng)機(jī)大功率（超過(guò)630kW）膠帶輸送機(jī)而言，CST系統(tǒng)尚有其他傳動(dòng)方式不可替代的作用。

CST驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的缺點(diǎn)：CST系統(tǒng)不具備調(diào)速功能；需要專門冷卻系統(tǒng)，包括冷卻風(fēng)機(jī)、油泵、加熱器等；系統(tǒng)需使用費(fèi)用較貴的專用潤(rùn)滑油，且必須定期更換潤(rùn)滑油；系統(tǒng)復(fù)雜，對(duì)液壓元器件的維護(hù)技術(shù)要求高，占地較大。

2.2 變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由變頻電動(dòng)機(jī)+減速器+交-直-交防爆變頻電控系統(tǒng)組成。通過(guò)改變輸入電源的頻率來(lái)改變電機(jī)定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)速度，從而對(duì)電動(dòng)機(jī)的不間斷運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)整，能2象限或4象限運(yùn)行，具有電氣制動(dòng)和能量反饋功能。

防爆變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在井下膠帶運(yùn)輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)是：功率因數(shù)高，高次諧波分量低，技術(shù)先進(jìn)、控制可靠、能實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)速、調(diào)速范圍寬、控制精度高、響應(yīng)快、保護(hù)完善、抗干擾能力強(qiáng)、可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)各膠帶機(jī)的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)之間的功率平衡和速度同步，適用于長(zhǎng)距離、大功率、線路復(fù)雜的帶式輸送機(jī)；可長(zhǎng)時(shí)間地保持低速運(yùn)行，可滿足長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)的調(diào)驗(yàn)帶速度要求；可根據(jù)井下原煤的生產(chǎn)情況調(diào)節(jié)帶速，特別適用于變負(fù)荷或非滿負(fù)荷工作狀態(tài)的電機(jī)，節(jié)能效果明顯。

缺點(diǎn)是變頻器最大功率為630kVA，且電壓為1140V，需設(shè)置變壓設(shè)備；會(huì)產(chǎn)生高次諧波，污染電網(wǎng)，需增加諧波治理裝置。

2.3 調(diào)速型液力偶合器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

調(diào)速型液力偶合器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由交流異步電動(dòng)機(jī)+減速器+調(diào)速型液力偶合器組成。

調(diào)速型液力偶合器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的缺點(diǎn)是起動(dòng)性能一般，調(diào)速精度低，起動(dòng)速度曲線自動(dòng)控制功能差，響應(yīng)速度慢，起動(dòng)力矩小，體積大，發(fā)熱量大，需附加油液冷卻系統(tǒng)，漏液情況較嚴(yán)重，有滑差，通常用于驅(qū)動(dòng)功率較小的帶式輸送機(jī)，故在本礦的條件下不太適用，不予考慮。

根據(jù)以上分析，檸條塔礦井井下各帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)方式采用國(guó)產(chǎn)礦用隔爆型變頻器，但其投資低，可實(shí)現(xiàn)調(diào)整功能，能適應(yīng)井下生產(chǎn)發(fā)生變化的情況。

3 膠帶集控系統(tǒng)技術(shù)要求

膠帶輸送機(jī)集中控制系統(tǒng)為通訊、控制、保護(hù)、報(bào)警一體化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)膠帶機(jī)的聯(lián)鎖控制。同時(shí)對(duì)各膠帶輸送機(jī)的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)各膠帶輸送機(jī)啟停控制及緊急閉鎖、跑偏、打滑、縱撕、溫度、煙霧、堆煤、超溫灑水、電機(jī)故障、電機(jī)溫度、電機(jī)電流等信號(hào)的顯示、判斷和報(bào)警功能，有清晰的啟停皮帶預(yù)警聲音，通話質(zhì)量和放音質(zhì)量清晰。系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)逆煤流自動(dòng)控制啟動(dòng)設(shè)備，順煤流停車。

集中控制器對(duì)輸送機(jī)的運(yùn)行工況、帶速、電機(jī)溫度、張緊情況、電機(jī)電流、傳動(dòng)滾筒溫度等進(jìn)行實(shí)時(shí)漢字顯示，當(dāng)檢測(cè)數(shù)據(jù)超過(guò)設(shè)定安全值時(shí)進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警。按下沿線的閉鎖按鈕或拉動(dòng)系統(tǒng)電纜均可緊急停車，并在控制器上顯示出急停位置。各種傳感器的保護(hù)延時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)可調(diào)，不需在程序上進(jìn)行修改。傳感器保護(hù)類型可設(shè)置“報(bào)警停車”和“報(bào)警不停車”。皮帶有防坐人保護(hù)和環(huán)境溫度檢測(cè)功能。能對(duì)各種標(biāo)準(zhǔn)模擬量信號(hào)進(jìn)行有效檢測(cè)。系統(tǒng)本身具有完善的自診斷功能，能顯示出各種配置模塊故障、通訊沿線故障及各種傳感器與電纜的斷路、短路故障。

控制系統(tǒng)帶有擴(kuò)展功能，當(dāng)皮帶延長(zhǎng)時(shí)，只需增加通訊電纜和組合擴(kuò)音電話即可；能控制多條皮帶，實(shí)現(xiàn)多種邏輯控制，當(dāng)有新皮帶需加入此系統(tǒng)的控制時(shí)，無(wú)需再添置額外設(shè)備，都能進(jìn)行有效控制；系統(tǒng)有遠(yuǎn)方控制分站，可以遠(yuǎn)方采集信號(hào)，根據(jù)需要可在系統(tǒng)中接入就地啟停按鈕，實(shí)現(xiàn)集中和分布式控制；系統(tǒng)有modbus RTU串口，可以與井下其他設(shè)備進(jìn)行通訊；有TCP/IP接口，接入井下以太網(wǎng)系統(tǒng)。

4 結(jié)束語(yǔ)

檸條塔礦井井下主運(yùn)輸系統(tǒng)各條膠帶均采用變頻軟啟動(dòng)方式。主控系統(tǒng)由太原羅克佳華提供的隔爆型可編程控制器完成，保護(hù)由天津華寧電子有限公司KTC101膠帶保護(hù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，驅(qū)動(dòng)裝置唐山開誠(chéng)電器有限公司提供的變頻軟啟動(dòng)器。

本系統(tǒng)特點(diǎn)在于膠帶的集控系統(tǒng)將變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、膠帶保護(hù)系統(tǒng)接入膠帶集控PLC統(tǒng)一控制，并由網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接入綜合監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，即可實(shí)現(xiàn)在礦井調(diào)度中心遠(yuǎn)程控制，又可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)手動(dòng)控制，根據(jù)礦井工作面產(chǎn)量的不同，可自動(dòng)調(diào)整膠帶的運(yùn)行速度，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能增收效果。

且系統(tǒng)中，膠帶保護(hù)系統(tǒng)也有著更先進(jìn)的設(shè)計(jì)思路。各膠帶保護(hù)系統(tǒng)并非以往所作均為獨(dú)立系統(tǒng)，而是所有膠帶保護(hù)系統(tǒng)為統(tǒng)一整體，與前后膠帶的保護(hù)系統(tǒng)由聯(lián)結(jié)部位的擴(kuò)音電話將其從硬件上也連接起來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)井下主運(yùn)輸膠帶自動(dòng)化系統(tǒng)在硬件、軟件兩方面都為真正的統(tǒng)一整體。

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作者簡(jiǎn)介：王偉（1982，3-），男，陜西人，畢業(yè)于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，學(xué)士，工程師，從事電氣工程設(shè)計(jì)。endprint