綜采工作面帶式輸送機無人值守系統分析

梁建俊

（汾西礦業集團公司礦山設備管理中心， 山西 介休 032000）

引言

帶式輸送機在我國煤礦企業得到廣泛應用，每部帶式輸送機均需要至少一名輸送機司機操作，而其操作過程又相對簡單，勞動密集程度較低，造成勞動力資源浪費。無人值守帶式輸送機對于解決勞動力資源的浪費問題提供了很好的研究方向。我國帶式輸送機的遠程控制應用已有較多的成功經驗，而這些遠程控制的自動化程度較低，往往只是對輸送機的運轉進行控制，而在電氣保護、監控系統、供電照明等方面沒有實現系統化控制，如果出現異常停電狀況，就無法實現輸送機上級電源的逐級監控送電和輸送機的遠程啟動[1-2]。

1 帶式輸送機無人值守系統設計分析

帶式輸送機無人值守系統中井上的管理機和服務器是控制中心是系統的大腦。該系統不依賴于作業人員的值守，而是使用各類傳感器、保護器、監控元件、工控機、轉換器、光端機、監控站、耦合器等進行監控、傳輸數據及調度指揮，而僅指派巡檢人員對膠帶輸送機的運行狀況進行巡回檢查，并進行正常的日常檢修維護即可。無人值守控制系統示意圖如圖1所示。

膠帶輸送機通過工控機、監控站、各分站實現電源的逐級開啟和輸送機的遠程啟停，該控制過程選用SLC-504型工控機PLC作為控制器，從而實現帶式輸送機的相關遠程控制功能。工業電視系統是無人值守系統的重要組成部分，其作為地面調度指揮中心的監控系統，可實現在地面實時監控設備運行狀態的安全保護狀態，同時，高清工業攝像機的使用，可看清楚膠帶輸送機機頭、機尾、給煤機等關鍵區域的實時畫面，監控電機、減速箱、滾筒、皮帶等構件的運行狀態，使地面調度指揮中心對設備運行情況一目了然。人員定位系統也是無人值守系統的必要補充，該系統可動態監控輸送機附近的人員活動情況，防止無關人員意外干擾輸送機的運行，并提醒人員注意安全。無線通信系統也有助于實現帶式輸送機的無人值守，一是可實現人員語音信息的實時溝通，二是可通過內置的變頻調速內置通信模塊，實現硬件設備之間的內部連通[3]。

圖1 無人值守控制系統示意圖

2 無人值守輸送機保護系統

井工煤礦帶式輸送機除了按照《煤礦安全規程》規定，必須安裝防打滑、跑偏、堆煤、撕裂等保護裝置，還應健全溫度、煙霧監測裝置和自動灑水裝置，并具備沿線急停閉鎖功能。還應根據無人值守輸送機的相關特點及需求，進行針對性的保護系統設計。本保護系統所用PLC可拓展多個功能模塊，功能拓展性強，運行速度較快，可通過與工業網絡連接來實現對膠帶輸送機的保護功能。其組成部分主要包括信號采集傳感器、信號識別器、傳輸電路、PLC控制器、信號輸入及輸出端口、保護控制繼電器等。

1）速度控制保護。帶式輸送機以一個特定速度運行雖然滿足煤炭的運輸要求，但是能耗大，磨損嚴重，不利于設備工作壽命的延長，我們研究的目的即是實現帶式輸送機轉速與不均勻煤流量的智能匹配。要實現煤流量監測，首先應在輸送機上安裝超聲波傳感器，安裝位置選在輸送機機尾滾筒附近，因為此處是落煤點，根據此處煤量來調速最及時也最準確；其次超聲波傳感器進行工作，通過監測煤流高度，然后將數據傳遞給PLC控制模塊，然后對其進行分析計算，之所以進行模糊計算，是由于根據檢測到的數據進行調速存在一定程度的滯后性[4]，模糊計算所得的煤量數據傳遞給PLC控制器，然后進行變頻調速，實現運量和帶速的實時匹配如圖2所示。

圖2 速度控制保護動作示意圖

2）跑偏檢測保護。跑偏檢測工作離不開檢測器的工作，常規的保護動作只是檢測到皮帶跑偏后直接停機，然后由人工進行檢修處理，而無法對于一些輕度的跑偏進行自動處理。當檢測器檢測到皮帶跑偏后，皮帶會擠壓立式托輥偏移，則會發出信號啟動跑偏調整裝置，實現不停機狀態下的自動調整，并實現立式托輥自動復位。

3）人工保護。人工保護功能的實現主要是基于PLC的信號接收、邏輯處理及控制動作，并可將故障

情況顯示在地面調度指揮中心的顯示屏上，然后可

由機臺值班人員進行分析判斷及操控處理。

3 結論

通過對工作面帶式輸送機的無人化改造，實現了帶式輸送機的遠程啟停、工作狀態實時監控、實時保護、關鍵畫面在線監控、設備運行數據監控及記錄、輕微故障自動調整等功能，并可實現故障及險情發生時的機臺報警功能，便于及時安排檢修人員進行維護，為礦井的安全生產及節支降耗提供了有力的保證，為礦井輸送機無人值守進行了探索，提供了經驗，并可在同類型工作面推廣使用。