煤炭企業膠帶機運輸系統中的集中控制研究

摘 要：隨著生產技術的提高和煤炭需求量的持續增高，煤炭企業井下輸送效率提出了更高的要求，膠帶運輸機的使用不僅提高了運輸的機械化，同時也提高了運輸的安全性。但在實際的煤炭運輸過程中，環節多、流量大，使得運輸過程中很容易出現停頓現象，影響煤炭的正常生產。本文通過集中闡述煤炭企業膠帶運輸機比較常見的故障及原因分析，進一步分析煤炭企業膠帶運輸系統中的集中控制研究。

關鍵詞：煤炭企業；膠帶機；集中控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.24.065

膠帶運輸機又稱膠帶輸送機，是一種以摩擦力驅動以連續方式運輸物料的機械，它主要由機架、輸送帶、托輥、滾筒等裝置組成。膠帶運輸機能夠將物料從最初的供料點輸送到最終的卸料點，既能夠輸送散碎的物料也能夠輸送成品物件，它與企業企業工藝流程配合形成了有節奏、高效率的流水作業線。隨著生產技術的提高和煤炭需求量的持續增高，煤炭企業井下輸送效率提出了更高的要求，膠帶運輸機的使用不僅提高了運輸的機械化，同時也提高了運輸的安全性。但在實際的煤炭運輸過程中，環節多、流量大，使得運輸過程中很容易出現停頓現象，影響煤炭的正常生產。為了提高生產效益，必須改進運輸機的一些裝置，努力實現不間斷運輸。

1 膠帶運輸機概述

膠帶運輸機是一種以摩擦驅動的連續運輸物料的機械，它能夠輸送粉狀、粒狀、塊狀的物料，如煤、碎石、砂、水泥等，它能夠在惡劣的環境下運行。膠帶運輸機的主要類型有轉彎皮帶機、爬坡皮帶機、直行皮帶機等。膠帶運輸機能夠水平運輸或傾斜運輸，十分方便，目前大多數工業企業中都在使用，既可以單臺運輸，也可以多臺組合成輸送系統。膠帶運輸機又許多技術優勢：一方面，它運行穩定。在很多需要連續運輸的企業，如煤炭廠、水泥廠等均使用了膠帶運輸機，它保證了運輸的連續性；另一方面，對貨物的磨損小，生產成本低，磨損小；同時，它的運輸線路靈活，能夠依據運輸線路的長短架設，可以架設在地面或上空。因此，膠帶運輸機的設計需要考慮以下幾個問題：第一、工作環境。工作環境是膠帶運輸機架設的基礎，需要考慮每天的運轉時間、工作效率、給料和卸料的方法等，同時，也必須考慮其運行的自然環境，如溫度、露天或室內等。第二，運輸線路。要根據生產的需要制定膠帶的傾斜角、長度、連接尺寸等，還要考慮傳輸帶的安全系數、摩擦系數等。第三，運輸物料的性質。包括物料的密度、粒度、濕度、磨損度等。

2 煤炭企業膠帶運輸機的常見故障及原因

2.1 膠帶跑偏

膠帶跑偏是一種常見的膠帶運輸機的常見故障，它主要是由于膠帶所承受的外力在寬度上不為零造成的。造成膠帶跑偏的原因有多種：第一，頭尾部傳動滾筒與運輸機中心線不垂直。在安裝時，由于機頭或機尾與膠帶的中心線不垂直，使得機頭和機尾的中心線沒有在一條直線上，這時要注意調整機頭和機尾，將它們的中心線擺動到一條直線上。第二，滾筒表面不平滑。當煤炭的濕度較大時，容易粘附在滾筒上，導致滾筒直徑發生了變化，即哪里有粘附物哪里的直徑就到，膠帶就會往哪邊偏。第三，張緊裝置的緊張李不夠。緊張裝置使保持膠帶緊張力的裝置，只有較強的緊張力才能夠保證膠帶的穩定，減少外力的干擾，當膠帶無載荷或者載荷較小時都能夠導致膠帶跑偏。第四，托輥軸線與運輸機的中心線不垂直，如果垂直的誤差較大，可能導致膠帶在承載段一則跑偏。第五，膠帶本身由于使用期限長、老化變形、磨損等也能夠導致膠帶跑偏。

2.2 膠帶運輸機撒料

膠帶運輸機撒料主要有一下幾個原因：第一，轉載點出撒料。當溜槽擋料橡膠裙板損壞或運輸機嚴重過載時，容易導致橡膠板損壞，導致物料沖出導料槽。第二，凹段皮帶懸空時散料。凹段皮帶區間率小時會使皮帶懸空，物料容易撒出。第三，皮帶跑偏也能夠導致皮帶一高一低，從而使物料從低邊撒出。

2.3 膠帶打滑

膠帶打滑不僅降低了運輸力，影響了生產，而且還可能因摩擦生熱導致膠帶著火，釀成生產事故。

3 煤炭企業膠帶運輸系統中的集中控制

3.1 集中控制概述

膠帶運輸機集中控制以保留原有的操作功能為基礎實現對運輸機起停的控制，以地面控制為主、井下控制為輔。在集中監控方面實現全線的運行狀況、設備狀況的監控，通過監視器反應給監視者。集中控制系統包括分站、監控顯示器、操作臺、計算機等，設備數量較多、類別繁多、設備運行環境惡劣，導致系統的邏輯關系復雜。因此，將可變控制器引入其中，將邏輯關系轉換成了梯形圖式的計算機語言，將地面監控中心和井下監控中心聯合構成了集中控制系統。地面的設備有工程計算機、電源、連接器和顯示器，井下控制中心主要有控制站、網絡通信系統等組成。地上和井下集控系統是一個完整的監控、操作系統，能夠遙控整個煤炭企業的運輸膠帶，從而降低了事故發生率，提高了生產效益，同時也能夠減少故障處理時間，提高了系統的恢復速度。目前，隨著信息技術水平的提高，集控軟件的精確度也得到了企業的證實，使得集控系統發生了技術性的變革。因此，在集控系統中安裝一個開放式的、可供編程的軟件對于使用者來說有巨大的收益。

3.2 集中控制的組成

第一，控制通信網絡。運輸現場和控制中心又一定的距離，為了提高控制的及時性必須保證通信網絡的暢通。應采用開放的總線，在距離較長的地段設置中繼器，在膠帶機頭設置設備分站，以及時采集和收集現場的信號，及時作出傳輸、處理和顯示發回的信息，配合監視器監控現場，保證井下工作人員和設備的安全。

第二，操作員工作站和工程師站。不同級別的操作員有不同使用權限和職責。操作站一般為全中文的操作平臺，能夠直觀地、動態地顯示運行數據和參數。一旦發生事故或傳感器發生故障，信息就會傳輸到操作臺報警，同時也能夠將報警數據存儲，以便在事后分析事故。工程師站不僅要有操作員工作站的所有功能，同時還要有一下幾個功能：能夠根據生產的需要在線調整控制器的程序，以適應成產的需要；準確轉換和分析有關數據，及時存儲到信息管理系統中；當某一子系統發生故障后能夠獲取該系統的操操作權限進行操作。

第三，膠帶運輸監控系統。膠帶運輸系統由給煤機、膠帶運輸機等設備組成，通過控制設備、打滑、超溫、跑偏等問題的保護能夠實現對膠帶機的保護。通過不同規模的網絡連接能夠實現一下幾個功能：通過對膠帶運輸機系統的監控，實現對設備狀態的記錄，將重要信息記錄；及時轉換集控自動、集控手動和就地控制三種方式，提高了故障反應效率，降低了事故損失；在啟動前30秒發出信號，如膠帶運輸機滿足啟動條件，則按順序逐一啟動，同時，在現場也能夠通過按鈕啟動或停止；將膠帶運輸機的跑偏、低速等非正常狀況納入集控系統，通過設備的緊急停車系統進行控制。

3.3 集中控制系統的功能

膠帶運輸機均裝有就地操作控制箱，能夠轉換工作方式和啟動、停止；在給煤點設有堆煤保護和縱向撕裂保護，能夠防止膠帶事故的惡化；膠帶機每隔一定的距離裝置有跑偏控制，能夠報警或停車；在膠帶機頭設置速度傳感器，檢測膠帶的速度，防止超速或打滑事故的發生；設置煙霧和溫度傳感器，檢測膠帶巷道內煙霧的濃度和溫度，同時配備有自動灑水裝置，一旦煙霧過濃或溫度過高能夠實現自動灑水對主筒進行降溫；每隔一段距離設置報警裝置，設備啟動和停止時要發出警報，提醒有關人員遠離設備；集中控制臺能顯示膠帶機的工作狀態、故障類型、故障發生點等信息；在故障自檢方面，能夠檢測傳輸網絡、傳感器故障、報警器故障等；在歷史查詢中，能夠查詢到歷史故障中的電機溫度、電機電流、帶速等。

膠帶運輸機的集中控制系統是基于膠帶機常見的問題而設計，具有較強的針對性。但集中控制系統的相關研究還設計到煤炭企業的生產環境，但其目的是明確的，即提高生產的安全性和生產效率。 然而，在實際生產的過程中，影響膠帶運輸機運行的因素還很多，需要在生產過程中不斷總結經驗。因此，在集控系統的設計和運行中，要將非硬件設備的影響納入到系統的設計中，例如員工素質、生產環境。總之，膠帶機運輸的集中控制關乎到煤炭企業的安全生產和員工的生命，因此，集中控制的設計要注意每個方面的問題，努力實現集中控制的有效性。

參考文獻：

[1]李光布.膠帶機設計和研究的現狀與展望[J].礦山機械，1992（02）.

[2]張生剛.煤礦膠帶運輸系統風險辨識及發展方向[J].山東煤炭科技，2013（03）.

[3]廖文愷.淺論煤礦膠帶運輸系統[J].科技資訊，2012（34）.

作者簡介：楊文庚（1986-），男，內蒙古赤峰人，本科，研究方向：煤礦膠帶機運輸集中控制研究。