礦用帶式輸送機綜合運行控制系統的研究

韓文麗

（西山煤電集團公司官地煤礦， 山西 太原 030022）

引言

帶式輸送機是一種依靠輸送帶和驅動滾筒間的摩擦力帶動輸送帶運行的機械設備，具有結構簡單、運輸量大、經濟性好的優點，是煤礦井下物料運輸的核心裝備。隨著輸送機不斷向著高帶速、長距離、大運量方向發展，輸送機在運行時暴露出帶速無法根據實際運量進行調整、易打滑、易跑偏的問題，嚴重影響了井下物料輸送的經濟性和安全性。本文分析一種新的礦用帶式輸送機綜合運行控制系統，該系統采用了集成控制的模式，通過超聲波傳感器對落煤量進行監測并根據監測結果調整輸送機的運行帶速，實現了輸送機在不同運量下的經濟性運行，同時通過設置各類傳感器對輸送帶運行時的帶速、張緊力等進行監控、調節，可確保輸送機運行時的安全性。

1 輸送機綜合運行控制系統結構

根據多級帶式輸送機聯動運行要求和煤量匹配運行需求，新的帶式輸送機綜合運行控制系統應能夠滿足在各種工況下對煤量檢測、輸送機帶速調整、輸送機運行狀態監測的需求，應具備高度智能化和簡易化控制需求，該輸送機綜合運行控制系統整體結構如圖1 所示[1]。

監測傳感器設備主要用于對輸送機系統運行過程中的煤量、帶速、驅動電流、電壓等進行監測，為綜合控制系統的調整提供基礎數據信息，是整個控制系統的“眼睛”。PLC 控制中心用于對傳感器監測的各類數據進行分析，輸出控制指令，確保整個系統的安全穩定運行，是整個控制系統的“大腦”。變頻控制器在接收到控制中心傳輸的控制指令后對輸出的電壓和電流進行調整，實現對輸送機驅動電機運行狀態的調整，最終實現對輸送機運行狀態的控制。

圖1 帶式輸送機綜合運行控制系統結構示意圖

煤量監測裝置為該運行控制系統的核心，用于對落煤點的落煤量進行監測，為輸送帶的帶速調整提供依據。傳統的利用稱重儀表作為煤量監測的方案安裝步驟繁瑣、監測精度低、受落煤時的沖擊大，因此無法滿足長期穩定的監測控制需求。經過對多種監測方式的對比，最終選擇了超聲波監測方案，利用超聲波的多點監測技術[2]，實現對落煤點處落煤量的精確監控，結構簡單，監測精度高，使用壽命長。

該控制系統采用了負反饋調節控制模式[3]，超聲波傳感器對輸送帶上的煤量情況進行實時監測，速度傳感器對各輸送帶的運行帶速進行監控，PLC 控制中心對該煤量下的匹配帶速進行分析，若當前帶速滿足節能帶速需求則不進行調整，若不滿足節能帶速需求，則輸出調節信號調整對應輸送機的變頻器輸出信號，對輸送機的運行帶速進行調整。系統持續的對輸送機帶速和煤量匹配情況進行監控、調整，確保輸送機在整個運行過程中安全穩定。

2 控制系統硬件布置結構

各類傳感器設備是帶式輸送機綜合運行控制系統的核心，其選型和布置位置的合理性直接關系到輸送機綜合運行控制系統的運行穩定性，該控制系統的傳感器設備主要包括超聲波傳感器、跑偏監測器、防滑監測器、速度傳感器、溫度傳感器等，各類傳感器的布置結構如圖2 所示[4]。

超聲波傳感器布置在輸送機的落煤點，主要是利用聲波對煤量情況進行監測，為了確保使用穩定性，所選擇的超聲波傳感器為UM30-2 傳感器。

圖2 綜合運行控制系統傳感器布置結構示意圖

當輸送機的帶速突變或者張緊量不足時會導致輸送帶和驅動滾筒間的摩擦力不足，一旦發生打滑會導致輸送帶磨損加劇，嚴重影響輸送帶的使用壽命。系統的打滑保護是將輸送帶的張力傳感器設置在輸送帶上，一旦張力不足將發出控制信號傳遞給控制中心控制調整輸送帶的張緊力。

輸送帶發生跑偏后會導致撒料，輸送帶磨損加劇等，在該綜合運行控制系統中，在輸送帶的兩側設置了防跑偏觸桿，一旦輸送帶發生跑偏，系統將發出調節指令，通過調整輸送帶的運行帶速和張緊力來對跑偏進行校正，確保輸送帶運行的穩定性。

對輸送帶運行速度的調節是該綜合控制系統的核心。本文選擇GSG8 型光電式速度傳感器，其采用光電碼盤計速方式，使傳感器緊貼輸送帶實現對輸送帶運行帶速的精確監控。溫度傳感器主要是對輸送機周圍的環境進行監測，避免發生火災導致安全生產事故，傳感器可選擇PT-100 型熱敏電阻傳感器，監測精度高，可靠性好。

3 輸送機綜合運行控制系統應用效果

目前該輸送機綜合運行控制系統已經在多個煤礦廣泛應用，控制系統界面如圖3 所示。

通過實際應用，該綜合運行控制系統能夠實現對輸送機運行過程中煤量-帶速自動匹配、輸送機張緊力自動調整、跑偏后的自動調整等。輸送機在運行時的耗電量比優化前降低了13.6%，運行時的平均帶速比優化前降低了16.3%，而且輸送機在運行過程中的跑偏、打滑故障比優化前降低了89.2%，顯著地提升了輸送機系統的運行經濟性和可靠性。

圖3 綜合運行控制系統界面示意圖

4 結論

1）帶式輸送機綜合運行控制系統能夠滿足在各種工況下對煤量檢測、輸送機帶速調整、輸送機運行狀態監測的需求，具備高度智能化。系統采用了負反饋調節控制模式能夠對輸送機運行狀態進行及時調整，確保了運行安全性。

2）輸送機通過各類傳感器設備實現對輸送機運行狀態的監控，一旦出現打滑、跑偏等異常，系統自動對帶速和張緊量進行調整，從而及時消除打滑和跑偏異常。

3）采用新系統后，輸送機在運行時的耗電量比優化前降低了13.6%，運行時的平均帶速比優化前降低了16.3%，而且輸送機在運行過程中的跑偏、打滑故障比優化前降低了89.2%，控制效果顯著。