礦山皮帶運(yùn)輸能耗管理系統(tǒng)的分析

賈虎強(qiáng)　郝維新

【摘 要】本文通過簡單分析皮帶運(yùn)輸能耗中存在的問題，基于能耗問題的基礎(chǔ)上，對皮帶運(yùn)輸能耗管理系統(tǒng)進(jìn)行全面的分析，從礦山皮帶運(yùn)輸能耗管理系統(tǒng)、和管理系統(tǒng)運(yùn)行的流程以及對重點(diǎn)功能等方面入手。以此提高皮帶機(jī)的運(yùn)行生產(chǎn)效率，全面提高國家礦山生產(chǎn)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

【關(guān)鍵詞】皮帶運(yùn)輸能耗；實(shí)際效率；能源浪費(fèi)；管理系統(tǒng)

1 礦山皮帶運(yùn)輸能耗存在的問題

1.1 設(shè)備實(shí)際效率較低

煤炭生產(chǎn)過程中，煤炭輸送量無法得到保證，現(xiàn)階段的皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)大部分是以人工的方式往皮帶上放置相應(yīng)的煤礦，實(shí)際上煤量的不到準(zhǔn)確統(tǒng)一的控制，然而電動機(jī)的運(yùn)行速度和運(yùn)行頻率缺失相對固定，不會根據(jù)皮帶上的實(shí)際負(fù)荷實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。甚至在部分時(shí)間會出現(xiàn)皮帶空載的現(xiàn)象，直接造成皮帶運(yùn)輸設(shè)備實(shí)際效率過低。以國家2015年對礦產(chǎn)企業(yè)的調(diào)查可知，礦產(chǎn)企業(yè)的井下皮帶機(jī)的運(yùn)輸綜合效率不到50%，而世界先進(jìn)水平已經(jīng)達(dá)到了75%。

1.2 能源浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重

煤礦運(yùn)輸不同于其他產(chǎn)品運(yùn)輸，因?yàn)樗幁h(huán)境和實(shí)際情況等問題，在實(shí)際運(yùn)輸過程中，因?yàn)槌３２捎媚婷毫髌疖嚨姆绞剑\(yùn)輸系統(tǒng)將物料從尾部運(yùn)輸?shù)角岸涡枰雮€(gè)小時(shí)甚至一個(gè)小時(shí)的時(shí)間，而在這期間，系統(tǒng)的下游設(shè)備會一直在空轉(zhuǎn)運(yùn)行的過程中，造成資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。

1.3 運(yùn)輸生產(chǎn)環(huán)境特殊

大部分煤礦開采地區(qū)位于礦山，造成煤礦皮帶機(jī)在大部分情況下不能滿載運(yùn)行。如果遇到生產(chǎn)準(zhǔn)備班或者采礦工作面出現(xiàn)故障等問題時(shí)，皮帶上的運(yùn)送量較少，偶爾會出現(xiàn)空載運(yùn)行的情況，導(dǎo)致能耗的大量消耗。

2 礦山皮帶運(yùn)輸能耗管理系統(tǒng)分析

2.1 能耗管理系統(tǒng)

能耗管理系統(tǒng)內(nèi)部由兩個(gè)部分組成，一個(gè)是通過對皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)的實(shí)際情況和能耗進(jìn)行分析的上位管理系統(tǒng)，一個(gè)是對皮帶的供電、拖動以及對皮帶的監(jiān)控和防護(hù)等方面進(jìn)行具體操作功能的執(zhí)行子系統(tǒng)。其中上位管理系統(tǒng)根據(jù)對皮帶運(yùn)輸能耗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，能夠科學(xué)合理的制定相應(yīng)的節(jié)能控制方案，并且向匡山的管理人員和領(lǐng)導(dǎo)人員提供科學(xué)的運(yùn)輸能耗數(shù)據(jù)，輔助相關(guān)人員對企業(yè)進(jìn)行規(guī)劃、對生產(chǎn)工作流程進(jìn)行設(shè)定，保證企業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展。而執(zhí)行子系統(tǒng)利用信息技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)對皮帶運(yùn)輸展開安全防護(hù)工作，實(shí)現(xiàn)了皮帶運(yùn)輸?shù)墓收项A(yù)測和遠(yuǎn)程控制以及輔助上位管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取和存儲。

2.2 能耗管理系統(tǒng)的流程

2.2.1 皮帶運(yùn)輸管理系統(tǒng)的初期安裝過程

實(shí)現(xiàn)能耗管理系統(tǒng)首先要在皮帶的落煤點(diǎn)和礦山上游皮帶機(jī)頭安裝兩臺料流傳感器，利用電纜將傳感器收集到的皮帶上煤量信號進(jìn)行傳輸，由PLC控制箱接受信號，此外還要在皮帶機(jī)頭上安裝相應(yīng)的速度傳感器，進(jìn)而初步形成了皮帶運(yùn)輸管理系統(tǒng)。此時(shí)皮帶運(yùn)輸管理系統(tǒng)，利用輸送機(jī)尾部卸煤點(diǎn)的料流傳感器對此時(shí)的煤量進(jìn)行判斷，得出皮帶上是否有煤，煤量多少。

2.2.2 皮帶運(yùn)輸能耗管理系統(tǒng)運(yùn)行自檢流程

在皮帶機(jī)正式運(yùn)輸之前，管理系統(tǒng)首先要對皮帶機(jī)進(jìn)行自檢，一旦在檢查過程中發(fā)現(xiàn)故障問題，系統(tǒng)就會將信號傳遞給系統(tǒng)內(nèi)配置的通訊信號機(jī)，沿皮帶線路進(jìn)行預(yù)警，預(yù)警過程中如果有任何一個(gè)地方發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常，就可以用煤礦企業(yè)的通訊設(shè)備向上級報(bào)告，在相關(guān)管理部門的指揮下立刻開始檢修工作，并且全面終止設(shè)備運(yùn)行，直到處理過程結(jié)束后，才能再次啟動。如果自檢過程中沒有發(fā)現(xiàn)問題，就可以正式啟動。

2.2.3 運(yùn)輸能耗管理系統(tǒng)的自動化控制流程

除此之外，在皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸過程中，皮帶機(jī)機(jī)頭的PLC控制箱在接收到正常運(yùn)行的信號后，尾部的料流傳感器就會相應(yīng)開始對皮帶進(jìn)行檢測，針對皮帶上的煤量進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算，但實(shí)際上皮帶上的物料并不均勻，需要建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，如果僅通過PID調(diào)節(jié)，就會造成皮帶機(jī)速度變化頻繁，使皮帶機(jī)溫度過高而損壞，在經(jīng)過數(shù)學(xué)模型的計(jì)算后，根據(jù)系統(tǒng)得出的最佳速度值，再次經(jīng)過PLC控制箱，將信號輸出，實(shí)現(xiàn)對速度的自動化控制。

3 皮帶運(yùn)輸管理系統(tǒng)中的具體功能

3.1 實(shí)時(shí)觀察煤炭運(yùn)輸情況

在皮帶運(yùn)輸管理系統(tǒng)控制的各個(gè)運(yùn)輸皮帶上加入傳感系統(tǒng)，對其進(jìn)行細(xì)致的設(shè)置，讓料流傳感器能夠?qū)嵤┍O(jiān)測皮帶上的煤量以及煤流速度，進(jìn)而提高整體運(yùn)輸效率，管理人員可以根據(jù)煤礦的實(shí)際運(yùn)輸情況，對速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，對皮帶上發(fā)生的異常能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并且第一時(shí)間制定相應(yīng)的解決方案。如果對傳統(tǒng)的皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)的運(yùn)輸情況進(jìn)行監(jiān)控需要大量的人力資源才能夠完成，但是利用皮帶運(yùn)輸能耗管理系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動化、數(shù)字化的管理。比如某礦產(chǎn)企業(yè)在皮帶運(yùn)輸啟動前，在幾個(gè)關(guān)鍵地點(diǎn)安裝攝像頭，觀察皮帶上煤的情況，并且結(jié)合皮帶運(yùn)輸管理，將沒有被攝像頭到的位置進(jìn)行了全面的監(jiān)控。

3.2 實(shí)現(xiàn)對煤礦全方位的管理

在皮帶運(yùn)輸能耗管理系統(tǒng)中存在兩種不同的狀態(tài)，分別為停機(jī)狀態(tài)和待機(jī)狀態(tài)，前者是指系統(tǒng)內(nèi)的所有設(shè)備完全停機(jī)；后者是指雖然設(shè)備完全停機(jī)，但是仍處于隨時(shí)可以啟動的狀態(tài)，此時(shí)設(shè)備中的電氣部分處在待機(jī)狀態(tài)。待機(jī)狀態(tài)是針對在皮條上沒有煤或者暫時(shí)不需要運(yùn)煤的情況，因?yàn)槊旱V本身的特殊性需要不間斷的運(yùn)行皮帶，而待機(jī)狀態(tài)能夠最大程度降低皮帶在空載狀態(tài)中消耗的能耗。比如某礦山企業(yè)，就對企業(yè)使用的運(yùn)輸能耗管理系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置，安裝相應(yīng)的通訊廣播設(shè)備，在皮帶待機(jī)過程中定時(shí)進(jìn)行預(yù)警，同時(shí)礦山工人，不要進(jìn)入，隨時(shí)可能會啟動，避免事故發(fā)生的同時(shí)，也加強(qiáng)了礦山的管理和應(yīng)用。

3.3 運(yùn)輸管理系統(tǒng)的控制方式

皮帶運(yùn)輸能耗管理系統(tǒng)通過以太網(wǎng)通訊接口對皮帶運(yùn)輸線進(jìn)行完整的控制，并且對運(yùn)輸過程中出現(xiàn)的故障和狀況以警報(bào)信息的方式反映給管理人員，具有三種不同的控制方式，分別為就地控制、集中控制和檢修控制。在這三種控制下面對時(shí)設(shè)備整體展開全面的控制。此外，因?yàn)榭紤]到煤礦現(xiàn)場情況具有一定的特殊性，某礦產(chǎn)企業(yè)活用管理系統(tǒng)中的屏蔽功能，在面對皮帶保護(hù)傳感器發(fā)生故障的時(shí)候，將發(fā)生故障的傳感器屏蔽，進(jìn)一步減少了因?yàn)楣收隙C(jī)的時(shí)間，全面提升煤礦運(yùn)輸?shù)男省?/p>

3.4 系統(tǒng)具有的其他保護(hù)功能

除此之外，皮帶運(yùn)輸能耗管理系統(tǒng)還能夠減少皮帶機(jī)在空載或者輕載時(shí)不必要的機(jī)械損耗，做到有煤開車，無煤停車，根據(jù)皮帶運(yùn)輸中的特殊情況，實(shí)現(xiàn)自動化控制，讓系統(tǒng)更加智能化并且對皮帶的運(yùn)行速度進(jìn)行全面的保護(hù)、平衡運(yùn)行使用功率等多樣化的功能。其中運(yùn)輸能耗管理還實(shí)現(xiàn)了漢字顯示和語音報(bào)警的功能，比如，某礦山企業(yè)在皮帶運(yùn)輸管理系統(tǒng)中加入了液晶顯示屏，將管理系統(tǒng)中的警報(bào)信息，通過顯示屏實(shí)現(xiàn)漢字顯示，提醒周圍的開采工作人員，并且輔助語音警報(bào)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)音像結(jié)合的報(bào)警方式。

4 總結(jié)

綜上所述，現(xiàn)階段礦山開發(fā)過程中使用的皮帶運(yùn)輸機(jī)的消耗能源過大，在使用皮帶運(yùn)輸能耗管理系統(tǒng)后，利用管理系統(tǒng)中的相關(guān)功能，解決皮帶機(jī)能耗問題，從根本上降低皮帶機(jī)整體損耗，提高皮帶機(jī)工作效率的同時(shí)，也相對延長了皮帶機(jī)的工作時(shí)間，通過減少設(shè)備的維修時(shí)間，提高設(shè)備的生產(chǎn)效率，并且?guī)拥V產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效率發(fā)展，應(yīng)該對皮帶運(yùn)輸能耗管理系統(tǒng)進(jìn)行全面的推廣，以此完善國家的礦山的開采功能。

【參考文獻(xiàn)】

[1]馬元青，陳丕軍.淺談煤礦井下皮帶運(yùn)輸中PLC的應(yīng)用[J]. 機(jī)械管理開發(fā)，2015，30（09）：86-87+125.

[2]付合營.礦山皮帶運(yùn)輸能耗管理系統(tǒng)的研究[J].煤炭與化工，2014，37（04）：93-95+99.

[3]孟玲玲，王振翀，周俊超.基于能耗均衡的礦井皮帶無線傳感器網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建[J].電子設(shè)計(jì)工程，2010，18（03）：116-118.endprint