皮帶機集中控制系統的優化改造

楊恒

摘? 要：潘家窯礦井下帶式輸送機集中控制系統在安裝應用后，因多方面的原因沒有能實現真正的無人值守作業。該文針對該煤礦井下集中控制系統中的問題進行了分析，有針對性地提出了優化改造方案，實踐應用效果表明：改造后的集中控制系統能實現集中控制的目的，真正實現了井下無人值守。

關鍵詞：帶式輸送機;集中控制;變頻器

中圖分類號：TD634? ? 文獻標志碼：A

0 引言

近年來我國煤炭行業自動化程度越來越高，現代大型高效礦井從井下的綜采工作面一直到地面裝車站的原煤全程由礦用帶式輸送機完成運輸，除了對帶式輸送機自身的可靠性提出更高的要求外，也對帶式輸送機的控制方式提出了新的要求。現在最新的皮帶機控制技術是將傳統的皮帶機綜保系統、生產視頻監控等全部集成在一起，形成完整的監控網絡，能夠在地面對井下的多臺皮帶機實現實時在線監控、自動程控運行、故障報警記錄等功能，能夠大大提高生產效率、降低噸煤電耗、提高系統可用率，從而提升整個礦井的自動化程度，帶來可觀的經濟效益。

1 問題的提出

潘家窯煤礦井下共有3臺皮帶機，原先各皮帶機均由工人就地操作，且3臺皮帶“各自為戰”，互相之間沒有通信，更談不上聯鎖保護，沒有一個統一的操作平臺，現場工人勞動強度大、勞動環境差，整個系統自動化水平低、故障率較高。在2014年也對其進行了智能化集中控制系統的改造，實現了對井下輸送機的全面監控和管理。但是在實踐應用過程中，因帶式輸送機自身的強度和技術問題，加之集中控制技術的不完善，在使用過程中需要大量的人員輔助作業，沒有實現對皮帶輸送機的真正無人值守，沒有達到減人提效的目的。因此必須對控制系統進行優化改造，提高其性能，實現真正的無人值守。

2 集中控制技術應用過程中存在的問題分析

（1）集中控制系統無統一的規定和數據指標，因生產廠家不同產品的技術含量也不一樣。產品無法與煤礦井下的工作現場實現緊密的結合，產品安裝試用過程中，無法發揮其全部功能。

（2）皮帶輸送機的設計不合理，在煤礦井下復雜的環境當中機械故障多，需要安排司機在崗進行處理，無法實現真正的無人值守。

（3）皮帶輸送機的保護探測裝置安裝不合理，無法起到保護作用，煤炭中的異物容易劃傷皮帶，造成皮帶機故障，故輸送機的運行可靠性和安全性都較差，需要安排司機在崗進行處理。

（4）因安全性問題，必須安排巡查人員定期和不定期的進行巡查，在發現安全事故時能及時地采取處理措施，保證皮帶運輸機的正常運行。

該礦基于皮帶輸送機集中控制存在的問題，必須加以相應的優化改造，真正實現無人值守的效果。

3 皮帶輸送機集中控制系統的優化改造設計

3.1 皮帶輸送機集中控制系統的現狀分析

該礦采用KJ161煤礦膠帶運輸監控系統，該系統具有以下功能，檢測保護功能：設有急停閉鎖、打滑、跑偏、斷帶等多項保護; 控制功能：控制膠帶機的起、停;語音通信功能：膠帶機沿線語音通信、報警功能、井上、井下聯絡功能;視頻監控功能：配備網絡視頻攝像機可實現視頻監控功能;聯網功能：將井下控制、保護信息上傳到地面集控中心，并實現地面遠程控制。在該煤礦井下3部皮帶輸送機上安裝調試后，該監控系統能對該區域的皮帶化實現集中控制，統一開停機。在后期的運行中，除了上述各類常見問題外，還存在著保護動作不靈敏、視頻監控不清晰等問題，必須安排專職的司機在崗值守，沒有實現最初的減人提效的目的。

3.2 皮帶輸送機與膠帶運輸監控系統改進方案分析

煤礦技術人員基于集中控制系統存在的問題，結合井下3臺皮帶機的工作環境和使用經驗，提出了優化改造方案： 1）對皮帶輸送機機架的薄弱部位進行強度加固處理。2）安裝變頻器來對系統進行控制。3）安裝并調整好保護裝置。4）重新設計斷帶保護裝置。5）增加除鐵裝置保護膠帶。6）增設電機、減速器溫度控制探頭，控制停機。7）更換為高清彩色攝像頭，提升視頻監控的質量。

3.3 皮帶輸送機改造方法及效果分析

3.3.1 對皮帶輸送機的前梁和張緊小車進行加固處理

在該礦井下3臺皮帶輸送機上，前梁是薄弱部位，常發生扭曲導致張緊小車損壞，因此考慮對前梁進行加固處理。具體方案：在前梁處左右各立一個礦用工字鋼，工字鋼與巷道底板、頂板進行錨桿固定，后再與前梁用卡子固定，這樣就可以起到保護作用了。同時針對張緊小車的開焊問題，采用加設筋板、支撐的方式進行加固，提高小車強度。

3.3.2 調整為變頻器控制系統

井下3臺皮帶輸送機均采用軟啟動器，但是在輸送機滿載運輸時啟動非常困難，同時對機電設備的沖擊載荷大。經研究決定采用礦用交流防爆變頻器進行替代。該變頻器的使用，有效保障了皮帶輸送機的啟動安全，同時還具有軟停車（制動）功能。

3.3.3 調整好保護裝置的安裝

井下3臺皮帶輸送機的保護設置不合理，試驗不規范。煤礦技術人員對保護裝置進行了重新的安裝。將煙霧保護探頭變形安設在驅動滾筒的下風流方向的側上方，保證該區域為煙霧流經的路徑上，可以實現有效保護，防止火災的發生。

3.3.4 重新設計斷帶保護裝置

井下3臺皮帶輸送機都為上運膠帶，坡度都較大，因此這些皮帶輸送機在作業時存在斷帶隱患。技術人員重新設計研發了逆止托輥，用來解決上運斷帶問題。

3.3.5 增加除鐵裝置保護膠帶

礦井的原煤當中有很多的含鐵雜物，容易刮擦皮帶造成皮帶撕裂。撕裂保護裝置只能在安裝位置檢測到皮帶撕裂，具有很大的局限性。因此在采煤順槽皮帶上安裝除鐵裝置，可以有效地防止含鐵雜物進入皮帶機，實現對皮帶的保護。

3.3.6 增設電機、減速器溫度控制探頭

在皮帶運輸機的電機和減速器位置增加溫度傳感器，并接入集中控制系統事先預留的接口當中，實現對電機和減速器的溫度監測和控制。設定減速器溫度超過70 ℃、電機溫度超過75 ℃，集中控制系統會進行警示并實現自動停車處理。

3.3.7 更換為高清彩色攝像頭

該運輸監控系統只有7個攝像頭，無法對輸送機進行全方面的監控。第一，增加攝像頭數量到20個，對重點區域實現全方位監控，將黑白攝像頭更換為高清彩色攝像頭，增加視頻監控的質量，可以方便工作人員在地面調度室內對生產現場進行準確查看，并進行相應的工作安排。

4 結語

該文對我礦井下皮帶輸送機集中控制系統的現狀和存在問題進行了分析，有針對性地提出了優化改造方案。實踐應用效果良好，能真正地實現對該區域皮帶輸送機的集中自動化控制，實現無人值守的目的，同時也實現了公司減人提效的目的，該次改造方案是合理的、成功的。

參考文獻

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