煤礦井下皮帶自動(dòng)化控制系統(tǒng)及其應(yīng)用

白宏鵬

(山西宏廈第一建設(shè)有限責(zé)任公司，山西 陽(yáng)泉 045000)

煤礦井下皮帶自動(dòng)化技術(shù)主要指的是對(duì)煤礦井下皮帶進(jìn)行控制并監(jiān)控的技術(shù)，該系統(tǒng)廣泛應(yīng)用在礦物開(kāi)采和運(yùn)輸中。煤礦井下皮帶自動(dòng)化控制結(jié)合現(xiàn)代通信技術(shù)，可提升煤礦的生產(chǎn)效益和安全性，保證煤礦作業(yè)順利完成，促進(jìn)了生產(chǎn)效益的提升。

1 煤礦皮帶自動(dòng)化控制系統(tǒng)的構(gòu)成和技術(shù)參數(shù)

煤礦井下皮帶自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要包括硬件和軟件系統(tǒng)兩部分。其中硬件系統(tǒng)主要包括主站、分站、顯示器、控制器、磁力啟動(dòng)器、傳輸電纜等組成部件；軟件系統(tǒng)是處理信息的系統(tǒng)。

控制器是整個(gè)控制系統(tǒng)中的重要組成部分，在控制系統(tǒng)每條皮帶上都配置有可編程控制箱，總控制臺(tái)根據(jù)實(shí)時(shí)分站機(jī)組實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能。盡管種類很多，但以PLC編程控制器運(yùn)用最為廣泛，該控制器以組成數(shù)據(jù)為傳輸網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)模功能的管理，通過(guò)獲取采集機(jī)組的作業(yè)情況來(lái)設(shè)置控制器，實(shí)現(xiàn)信息的有效傳遞。不同的控制系統(tǒng)，裝配和檢測(cè)裝置不同。操作者通過(guò)顯示器可以掌握系統(tǒng)工況、皮帶參數(shù)及運(yùn)行、裝置運(yùn)行、故障信息等信息，該控制技術(shù)的參數(shù)主要包括額定輸入電壓、直流工作電壓、工控屏工作電壓、聲光語(yǔ)音箱工作電壓、傳輸信號(hào)的方式和速率、輸入和輸出信號(hào)等，這些都是主要的系統(tǒng)設(shè)備的參數(shù)，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況來(lái)確定。

2 皮帶自動(dòng)化控制系統(tǒng)的特征

2.1 可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制

工作人員可在工作站進(jìn)行信息自動(dòng)化管理，以及遠(yuǎn)程訪問(wèn)管理設(shè)備，及時(shí)對(duì)各分站機(jī)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行控制和處理。作為一種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)控具備生產(chǎn)監(jiān)控功能，在生產(chǎn)運(yùn)行的各環(huán)節(jié)都能實(shí)時(shí)采集、傳輸和打印數(shù)據(jù)，結(jié)合工業(yè)電視系統(tǒng)監(jiān)視安全圖像對(duì)井下皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，為設(shè)備和人員提供安全保障，使生產(chǎn)管理和自動(dòng)化控制等系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)共享。

2.2 對(duì)故障進(jìn)行有效的診斷

皮帶自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，很多設(shè)備具有自我檢測(cè)功能(比如：系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、傳感設(shè)備等)，皮帶自動(dòng)化控制系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中可以自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)是否出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)斷線、控制模塊故障等問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題將發(fā)出警報(bào)。

2.3 全分布式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

皮帶自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要控制地面和井下作業(yè)，其主機(jī)和各分機(jī)聯(lián)系緊密卻又不彼此干擾，安全性較高，簡(jiǎn)言之，若皮帶自動(dòng)化控制系統(tǒng)地上部分發(fā)生故障，其井下部分并不會(huì)受到影響，系統(tǒng)運(yùn)行正常。

2.4 人性化的操作

系統(tǒng)的控制界面設(shè)置合理，操作人性化，模擬場(chǎng)景和實(shí)際運(yùn)行場(chǎng)景具有非常高的相似度，生動(dòng)形象的畫(huà)面顯示，便于操作人員對(duì)其進(jìn)行識(shí)別和控制。系統(tǒng)設(shè)置功能齊全，還會(huì)顯示和報(bào)告檢測(cè)的運(yùn)行工況的數(shù)據(jù)和故障等情況。

2.5 運(yùn)行成本相對(duì)較低

因?yàn)槊旱V井下皮帶機(jī)控制系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程分布控制的功能，機(jī)組的布線減少可使企業(yè)降低成本，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)其良好的擴(kuò)展性，還可更改軟件系統(tǒng)，功能之間容易調(diào)節(jié)，使重新設(shè)計(jì)的工作量減少。另外具有可靠性的綜合系統(tǒng)，還可檢測(cè)故障，使系統(tǒng)出現(xiàn)故障的可能性及維護(hù)的費(fèi)用降低。因?yàn)橄到y(tǒng)具有擴(kuò)展及其維護(hù)的便利性，所以時(shí)間不會(huì)對(duì)其節(jié)點(diǎn)的增加造成影響，還可以修改中控室的在線程序，減少了維護(hù)的工作量，同時(shí)提升了可靠性。

3 皮帶自動(dòng)化控制系統(tǒng)的功能

3.1 控制功能

煤礦開(kāi)采企業(yè)可利用皮帶自動(dòng)化控制系統(tǒng)控制井下皮帶運(yùn)輸速度，也可采用手動(dòng)控制。若皮帶運(yùn)輸機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生故障，在皮帶自動(dòng)化控制系統(tǒng)作用下皮帶運(yùn)輸機(jī)將停止運(yùn)行，同時(shí)其故障信息將傳輸給控制中心，在工作人員妥善處理此故障之后，才可重新運(yùn)轉(zhuǎn)，保證皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行安全性及穩(wěn)定性。工作人員可提前編制自動(dòng)化控制系統(tǒng)，實(shí)時(shí)查看控制中心接收到的各種信息，實(shí)現(xiàn)井下運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)行情況控制。

3.2 保護(hù)功能

自動(dòng)化控制系統(tǒng)對(duì)皮帶運(yùn)輸機(jī)的保護(hù)作用主要表現(xiàn)在以下幾方面：首先，故障保護(hù)。研究發(fā)現(xiàn)，皮帶運(yùn)輸機(jī)皮帶運(yùn)輸距離較大的情況下，其發(fā)生故障幾率較高，因而需在皮帶運(yùn)輸線路中配置必要的保護(hù)開(kāi)關(guān)，從而通過(guò)識(shí)別技術(shù)識(shí)別皮帶運(yùn)輸機(jī)故障位置及故障原因等，有效提升工作人員維護(hù)效率；其次，溫度保護(hù)。任何設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中都將產(chǎn)生一定熱量，而皮帶運(yùn)輸機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中將產(chǎn)生大量熱能，若電機(jī)溫度過(guò)高，則可能發(fā)生故障，影響皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性。因而，可通過(guò)在皮帶運(yùn)輸機(jī)電機(jī)中設(shè)置熱電阻方式，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電機(jī)溫度，工作人員在發(fā)現(xiàn)皮帶運(yùn)輸機(jī)電機(jī)溫度過(guò)高時(shí)，可及時(shí)停機(jī)進(jìn)行處理，從而延長(zhǎng)皮帶運(yùn)輸機(jī)使用壽命；最后，電流保護(hù)。通過(guò)皮帶輸送機(jī)的電流需控制在一定范圍，若通過(guò)電機(jī)電流過(guò)大，則其可能被燒毀，因而可通過(guò)在皮帶自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)置電流變送器這一方式，使工作人員可實(shí)時(shí)觀察通過(guò)電機(jī)的電流大小，如果額定電流小于監(jiān)測(cè)電流，就應(yīng)該及時(shí)停機(jī)采取相應(yīng)的處理措施對(duì)電機(jī)進(jìn)行保護(hù)。

4 影響皮帶運(yùn)輸效率的原因及解決措施

因?yàn)槿藛T管理和設(shè)備后續(xù)維修不到位，導(dǎo)致皮帶不時(shí)出現(xiàn)跑偏和撒煤現(xiàn)象，對(duì)皮帶的正常運(yùn)轉(zhuǎn)造成嚴(yán)重影響。

在日常生活中因皮帶輸送機(jī)不到位的維護(hù)會(huì)出現(xiàn)跑偏、撒煤、打滑等現(xiàn)象，導(dǎo)致皮帶磨損嚴(yán)重，出現(xiàn)嚴(yán)重的撒煤情況，使工人的勞動(dòng)強(qiáng)度加大，為了從根本上杜絕這些問(wèn)題，需要做到以下幾點(diǎn)：

(1)從皮帶機(jī)安裝環(huán)節(jié)就應(yīng)該認(rèn)真對(duì)待，嚴(yán)格按照相關(guān)安裝和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行安裝和試運(yùn)行，不符合標(biāo)準(zhǔn)的部分拆除重新調(diào)整，直到其達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

(2)在檢修皮帶時(shí)間段對(duì)其做好正常的檢修和維護(hù)。在正常檢修輸送帶時(shí)，首先應(yīng)該保證該設(shè)備所有的滾筒和托輥都能不受任何卡阻地靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)在皮帶機(jī)合適的漲緊度的基礎(chǔ)上調(diào)整皮帶跑偏撒煤的地方。在調(diào)整的時(shí)候，應(yīng)該確定是因皮帶托輥位置不合理還是因皮帶架子發(fā)生歪斜而導(dǎo)致皮帶托輥不正而導(dǎo)致皮帶出現(xiàn)跑偏撒煤情況。由于長(zhǎng)期運(yùn)行的皮帶機(jī)在生產(chǎn)中會(huì)因?yàn)椴糠职惭b皮帶機(jī)架子的地板下陷或鼓起或裝煤不正而導(dǎo)致架子產(chǎn)生歪斜，而使皮帶跑偏，因此針對(duì)這種現(xiàn)象應(yīng)及時(shí)調(diào)整皮帶架子，使其保持處于一條直線。

(3)必須保證每部皮帶機(jī)尾落煤點(diǎn)和兩部皮帶之間搭接點(diǎn)位置正確，因?yàn)橹挥忻涸谄е醒胂侣洌Р艜?huì)沿著中心線運(yùn)行，如果落煤點(diǎn)偏離，該段皮帶也會(huì)在煤的重力影響下跑向皮帶架中心，導(dǎo)致無(wú)煤的地方跑偏。因此可以在每個(gè)落煤點(diǎn)設(shè)置一個(gè)導(dǎo)煤槽(上寬下窄)，使皮帶中部始終和導(dǎo)煤槽下部窄口相對(duì)，使上級(jí)皮帶煤在上級(jí)皮帶發(fā)生任何狀況下都能在下級(jí)皮帶中心下落。

(4)對(duì)皮帶打滑問(wèn)題的處理。皮帶在運(yùn)行的過(guò)程中還會(huì)出現(xiàn)打滑情況，主要包括以下幾種情況：①皮帶突然之間增加了煤量，這時(shí)只需要把皮帶略微漲緊，直到皮帶不打滑便可解決；②皮帶主副滾筒膠皮出現(xiàn)嚴(yán)重的磨損情況，無(wú)法向皮帶提供其所需的摩擦力，使皮帶出現(xiàn)打滑情況，出現(xiàn)這種情況應(yīng)該及時(shí)更換皮帶主副滾筒；③皮帶底跌落大塊的煤矸石或皮帶架把皮帶卡住，如果皮帶出現(xiàn)打滑的情況首先應(yīng)該對(duì)皮帶是否出現(xiàn)這種現(xiàn)象進(jìn)行檢查，不然強(qiáng)行把皮帶打開(kāi)會(huì)撕扯壞皮帶，可能會(huì)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失，并且對(duì)礦井的正常運(yùn)行造成影響。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，煤礦井下皮帶自動(dòng)化控制系統(tǒng)作為重要的煤礦開(kāi)采的設(shè)備系統(tǒng)，可提升煤礦生產(chǎn)的高效性和安全性，而且隨著煤炭產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，煤礦井下自動(dòng)化作業(yè)也是必然發(fā)展趨勢(shì)，從而提升系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)輸效率和煤礦井下作業(yè)技術(shù)水平，為煤炭產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。