煤礦選煤廠帶式輸送機(jī)集中控制系統(tǒng)應(yīng)用

楊 帆

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)大地選煤廠永定莊洗煤廠， 山西 大同 037001）

引言

帶式輸送機(jī)是選煤廠重要機(jī)電設(shè)備之一，具有運(yùn)輸能力大、便于操作維護(hù)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但是實(shí)際煤礦選煤過(guò)程中，由于受原煤塊徑、原煤夾矸率、設(shè)備操作水平及設(shè)備自動(dòng)化水平等影響，選煤廠帶式輸送機(jī)在運(yùn)輸過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)故障，主要表現(xiàn)在輸送機(jī)受大塊煤矸石影響出現(xiàn)撕帶事故，輸送機(jī)跑偏、斷帶事故等，不僅影響著帶式輸送機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行，增加輸送機(jī)故障率及維修成本費(fèi)用，而且嚴(yán)重制約著選煤廠安全穩(wěn)定選煤[1-5]。對(duì)此，永定莊選煤廠決定對(duì)選煤廠內(nèi)SSJ-800 型帶式輸送機(jī)安裝一套遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)。

永定莊選煤廠內(nèi)共計(jì)安裝三部SSJ-800 型帶式輸送機(jī)，輸送機(jī)運(yùn)輸長(zhǎng)度為300 m，輸送機(jī)帶寬為0.8 m，運(yùn)輸能力為1 200 t/h，三部帶式輸送機(jī)主要將井下原煤運(yùn)送至選煤廠篩選機(jī)內(nèi)進(jìn)行篩選，每部輸送機(jī)配備4 名人員進(jìn)行操作、維護(hù)。由于永定莊煤礦運(yùn)輸煤炭穩(wěn)定性差，煤層內(nèi)含多層泥巖夾矸，輸送機(jī)運(yùn)輸?shù)脑簝?nèi)矸石量大、矸石塊徑在300～450 mm 范圍內(nèi)，從而導(dǎo)致輸送機(jī)在運(yùn)輸過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)大塊煤矸撕帶及輸送機(jī)跑偏斷帶等現(xiàn)象。

1 集中控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

永定莊選煤廠帶式輸送機(jī)安裝的集中控制系統(tǒng)主要由遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)交換站、工業(yè)千兆以太網(wǎng)、PLC 控制器、大塊煤矸篩選裝置、輸送機(jī)跑偏預(yù)警系統(tǒng)、輸送機(jī)斷帶預(yù)警系統(tǒng)等部分組成，如圖1 所示。

圖1 選煤廠帶式輸送機(jī)集中控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

1）遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)：遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)安裝在選煤廠操控室內(nèi)，操控系統(tǒng)內(nèi)安裝上位機(jī)、顯示器、打印機(jī)，上位機(jī)內(nèi)安裝專用組態(tài)軟件，通過(guò)該組態(tài)軟件可將帶式輸送機(jī)各類運(yùn)行參數(shù)、故障等直觀地顯示在顯示器上。

2）網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)：網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要包括網(wǎng)絡(luò)交換站和工業(yè)以太網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)交換站與PLC 控制器連接，主要用于信息儲(chǔ)存，并通過(guò)以太網(wǎng)對(duì)信息進(jìn)行無(wú)線傳輸。

3）PLC 控制器：選煤廠內(nèi)多部帶式輸送機(jī)安裝一臺(tái)PLC 控制器，PLC 控制器與輸送機(jī)斷帶、跑偏、大塊煤矸篩選等系統(tǒng)中的傳感器連接，接收各類數(shù)據(jù)信號(hào)，并對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行處理。

4）大塊煤矸篩選裝置：該裝置安裝在距機(jī)頭15 m處輸送機(jī)機(jī)架上，該裝置主要由紅外線發(fā)射裝置、接收裝置、連鎖控制器等部分組成。

5）輸送機(jī)跑偏預(yù)警系統(tǒng)：輸送機(jī)跑偏預(yù)警系統(tǒng)主要由電控防跑偏托輥、跑偏傳感器等部分組成，跑偏預(yù)警系統(tǒng)安裝在帶式輸送機(jī)機(jī)架上，輸送機(jī)每隔50 m安裝一套該系統(tǒng)。

6）斷帶預(yù)警系統(tǒng)：該系統(tǒng)主要由斷帶傳感器、連鎖控制開(kāi)關(guān)等部分組成，斷帶傳感器安裝在帶式輸送機(jī)上輸送帶下方，距輸送帶距離為0.15 m，連鎖控制開(kāi)關(guān)分別與PLC 控制器及輸送機(jī)電機(jī)連接。

2 集中控制系統(tǒng)工作原理及優(yōu)點(diǎn)

2.1 系統(tǒng)工作原理

2.1.1 大塊煤矸篩選裝置工作原理

帶式輸送機(jī)在運(yùn)輸大塊煤矸時(shí)，當(dāng)大塊煤矸石塊徑大于300 mm 而經(jīng)過(guò)紅外線發(fā)射裝置時(shí)，煤矸石對(duì)激光發(fā)出的連續(xù)紅外線進(jìn)行遮擋，此時(shí)紅外線接收裝置未接收連續(xù)紅外線時(shí)，通過(guò)內(nèi)部傳感器及時(shí)將信號(hào)傳送至PLC 控制器內(nèi)，PLC 控制器接收信號(hào)后對(duì)信號(hào)處理并判斷煤矸塊徑，分析判斷塊徑大于300 mm時(shí)PLC 控制器對(duì)輸送機(jī)進(jìn)行閉鎖停機(jī)，并發(fā)出警報(bào)。

2.1.2 輸送機(jī)跑偏預(yù)警系統(tǒng)工作原理

當(dāng)帶式輸送機(jī)在運(yùn)輸物料出現(xiàn)跑偏且輸送帶偏移中心線位置100 mm 時(shí)，安裝在機(jī)架上的跑偏傳感器及時(shí)將信號(hào)傳送至PLC 控制器，控制器接收信號(hào)后，對(duì)電控防跑偏托輥進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)防止輸送帶跑偏保護(hù)動(dòng)作；當(dāng)輸送帶跑偏控制復(fù)位后，PLC 控制器停止對(duì)電控跑偏托輥控制作用。

2.1.3 輸送機(jī)斷帶預(yù)警系統(tǒng)工作原理

當(dāng)輸送機(jī)在運(yùn)輸過(guò)程中出現(xiàn)輸送帶斷帶時(shí)，斷帶會(huì)與安裝在上輸送帶下方的重力傳感器接觸，此時(shí)傳感器及時(shí)將斷帶信號(hào)傳送至PLC 控制器，控制器接收信號(hào)后，對(duì)輸送機(jī)電機(jī)進(jìn)行閉鎖停機(jī)。

2.1.4 遠(yuǎn)程控制工作原理

PLC 控制器對(duì)帶式輸送機(jī)各類信號(hào)進(jìn)行接收后，將數(shù)據(jù)信號(hào)傳送至網(wǎng)絡(luò)交換站內(nèi)，然后通過(guò)工業(yè)千兆以太網(wǎng)傳送至遠(yuǎn)程上位機(jī)系統(tǒng)，上位機(jī)通過(guò)專用組態(tài)軟件，將輸送機(jī)各類參數(shù)以圖表形式直觀地顯示在顯示器上。當(dāng)井下輸送機(jī)出現(xiàn)跑偏、斷帶等故障時(shí)，顯示器可顯示故障源，若集控系統(tǒng)未能及時(shí)對(duì)故障作出保護(hù)動(dòng)作時(shí)，操控人員可通過(guò)顯示界面遠(yuǎn)程操控。

2.2 系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單：永定莊選煤廠采用帶式輸送機(jī)集中控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，成本費(fèi)用低，故障率低，便于操作維護(hù)。

2）自動(dòng)化水平高、集中控制效果好：該套系統(tǒng)主要利用PLC 對(duì)輸送機(jī)跑偏、斷帶、大塊煤矸篩選進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及指令發(fā)送，實(shí)現(xiàn)了帶式輸送機(jī)集中控制，自動(dòng)化水平高，保護(hù)動(dòng)作靈敏可靠；同時(shí)該套系統(tǒng)采用工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)傳輸速度快，利用遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)可對(duì)輸送機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制及故障排除，實(shí)現(xiàn)了無(wú)人值守的目的。

3）勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度低：該系統(tǒng)投入使用后可及時(shí)對(duì)輸送機(jī)跑偏、斷帶、大塊煤矸篩選進(jìn)行自動(dòng)控制，建立帶式輸送機(jī)預(yù)警系統(tǒng)，輸送機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中無(wú)須專人看管，大大降低了勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度，同時(shí)該系統(tǒng)保護(hù)動(dòng)作靈敏可靠，可實(shí)現(xiàn)與輸送機(jī)電機(jī)閉鎖功能，降低輸送機(jī)故障率。

4）實(shí)用性強(qiáng)：該系統(tǒng)不僅可用于不同型號(hào)的帶式輸送機(jī)，而且可用于運(yùn)輸、化工、橋梁隧道等領(lǐng)域中，實(shí)用性強(qiáng)、應(yīng)用區(qū)域廣。

3 實(shí)際應(yīng)用效果分析

2020 年2 月永定莊煤礦選煤廠對(duì)每部帶式輸送機(jī)安裝了一套集中控制系統(tǒng)，截至2021 年2 月通過(guò)1 年的實(shí)際應(yīng)用來(lái)看，帶式輸送機(jī)安裝集中控制系統(tǒng)后，每部輸送機(jī)操控人員由原來(lái)的4 人減少為1 人，大大降低了勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度及勞動(dòng)成本費(fèi)用，同時(shí)安裝該系統(tǒng)后，全年輸送機(jī)跑偏現(xiàn)象得到有效控制，大塊煤矸撕帶事故由原來(lái)的5 起減少為2 起，斷帶事故由原來(lái)的6 起減少為1 起，全年可降低輸送機(jī)維修費(fèi)用達(dá)35 余萬(wàn)元，保證了選煤廠安全、高效選煤，取得了顯著應(yīng)用成效。