煤礦帶式輸送機運輸系統節能方案

王瑜

摘?要：面向煤礦帶式輸送機系統，設計帶式輸送機順煤流啟動控制系統，并結合帶式輸送機煤量實時檢測，確定速度自動平滑調節的節能方案。通過現場改造工程實測，本系統可實現帶式輸送機運輸系統順煤流啟動，并可根據煤流量大小自動調節帶式輸送機速度，節能和安全效益顯著。

關鍵詞：煤礦;帶式輸送機;節能;順煤流啟動;變頻調速

當前在我國煤礦企業的生產過程中，帶式輸送機是主要運輸設備，采用集控系統逆煤流啟動、定速運行，存在帶式輸送機空載、輕載運行的問題，造成電能的浪費和設備磨損。

本文以某煤礦井下帶式輸送機運輸系統改造為例，通過采集帶式輸送機上料流傳感器信號，經智能控制系統計算分析運送物料運輸情況，與變頻器相配合，實現帶式輸送機機智能調速運行，實現“煤多快轉，煤少慢轉，無煤停車”和 “順煤流起車”，降低帶式輸送機電耗，提高運輸系統運行效率，實現井下運輸系統無人值守。

1 帶式輸送機智能控制系統組成

帶式輸送機智能控制系統主要包括智能控制系統、智能控制箱、隔爆兼本質安全型變頻器、帶式輸送機保護裝置、料流傳感器、視頻監控智能報警系統等，并將各子系統監控數據匯集處理，實現系統自動運行、智能保護的功能。

1）智能控制系統，采用分布式控制結構，利用工業以太環網，在帶式輸送機控制分站之間建立通信，實現帶式輸送機運輸系統的集中控制。

2）智能控制箱，內置可編程控制器PLC，采集變頻器、傳感器數據及外部命令，分析設備運行狀態、物料狀態、故障狀態等，實現整個系統的智能節能運行。

3）帶式輸送機保護裝置，可實現對相關設備（給煤機、破碎機）的聯鎖控制，具有各種保護和報警預告功能。

4）料流傳感器，是控制系統的主要監測設備，本方案采用微波型料流傳感器。運輸系統啟動時，可準確監控各帶式輸送機煤量，調整運輸系統運行速度。

5）設備開停傳感器，煤流系統內設備均配置設備開停傳感器，準確反饋各設備是否運行，并與料流傳感器配合，控制系統能準確掌握運輸系統內設備運行狀態。

6）視頻監控智能報警系統，集成視頻分析原理、網絡技術和監測監控技術，監視和記錄井下工作現場的安全生產情況，避免違規作業，及時發現事故隱患。

2 運輸系統改造方案

某煤礦井下12#煤層現有5條帶式輸送機，分別為2#、3#、5#、7#、綜采工作面帶式輸送機，將上述帶式輸送機全部進行智能化改造，井下煤炭運輸流程如下：

綜采工作面轉載機→綜采工作面帶式輸送機→7#帶式輸送機→5#帶式輸送機→3#帶式輸送機→2#帶式輸送機

2.1 改造前運輸系統存在問題

①原有帶式輸送機為人工控制，操作分散，流程繁瑣;②帶式輸送機為直接啟動，起動電流和機械沖擊較大，帶式輸送機震動、顛簸，產生灑煤、接頭損壞等問題;③帶式輸送機運行功率因數較低，在0.4-0.6左右;④采用逆煤流啟動方式，下游帶式輸送機長時間空載運行。

2.2 本系統改造方案

對現場帶式輸送機存在問題的總結，并與現場運行人員探討解決方案，提出以下改造方案：

①現有帶式輸送機增加礦用集成式能效變頻器，實現調速和軟啟軟停功能。②在帶式輸送機機尾處安裝料流傳感器。③煤流系統內設備均配置設備開停傳感器。④帶式輸送機機頭增加礦用高清數字攝像機，將視頻數據上傳至智能控制系統。

2.3 控制運行方案

本次改造實現了帶式輸送機系統順煤流起車功能、智能調速功能，并提升帶式輸送機運輸系統控制水平，達到地面遠程集中控制，運輸系統無人值守。

（1）順煤流起車。順煤流起車是在整條線路帶式輸送機將物料卸空時應用。如果遇到檢修或者故障停機時，請根據情況選擇啟動方式，控制系統具備順煤流、逆煤流、手動等多種啟動方式，滿足用戶使用需求。先啟動綜采工作面帶式輸送機，待綜采工作面帶式輸送機啟動后，再啟動綜采轉載機、刮板輸送機，待煤流運行到機尾料流傳感器時，啟動下游帶式輸送機。

（2）智能調速。由于帶式輸送機上的物料流量是連續的不規則的，為使控制系統弱化對煤量波動敏感性，本系統根據煤量變化值，設定速度調整的區間，在各個區間之間設置補償量，減少調速的波動和頻次，穩定平滑調整帶速，有效避免變頻器保護誤動作或者機械沖擊振動。當運輸系統啟動完成后，并且開啟了節能調速功能，下游帶式輸送機會根據上游料流傳感器檢測的煤量，調整帶速。

3 運輸系統改造節能評價

3.1 效果分析

通過改變帶式輸送機的運行速度來實現節能，通過現場實測，改造前后對比，帶式輸送機運輸系統噸煤電耗2.7kwh/t減少至1.6kwh/t，減少電耗約為62%，年節能約為57萬元，并減少帶式輸送機運行人員12人。

3.2 延長設備使用壽命

帶式輸送機節能運行后，因帶式輸送機整機的機械損耗降低，節省費用非常明顯。

4 結論

帶式輸送機作為礦井主要運輸設備，是建設綠色礦山的關鍵環節。本方案以建設高產高效礦井為目標，貫徹無人則安的理念，綜合變頻調速技術、煤量檢測技術、智能控制技術、遠程監控技術、物聯網技術等，通過現場實際運行檢驗，實現帶式輸送機順序啟停，智能調速，全運輸系統無人值守，并達到良好的節能效果，通過崗位替代和設備自動化升級從根本上提高煤礦安全。

參考文獻：

[1]中華人民共和國住房和城鄉建設部.帶式輸送機工程設計規范：中國計劃出版社，2008.

[2]國家安全生產監督管理總局.煤礦安全規程：煤炭工業出版社，2016.

[3]煤礦帶式輸送機設計與制造關鍵技術研究及應用.中國礦業大學出版社，2013.

[4]帶式輸送機工程設計與應用.冶金工業出版社，2015.