煤礦帶式輸送機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)節(jié)能方案

王瑜

摘?要：面向煤礦帶式輸送機(jī)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)帶式輸送機(jī)順煤流啟動(dòng)控制系統(tǒng)，并結(jié)合帶式輸送機(jī)煤量實(shí)時(shí)檢測(cè)，確定速度自動(dòng)平滑調(diào)節(jié)的節(jié)能方案。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)改造工程實(shí)測(cè)，本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)順煤流啟動(dòng)，并可根據(jù)煤流量大小自動(dòng)調(diào)節(jié)帶式輸送機(jī)速度，節(jié)能和安全效益顯著。

關(guān)鍵詞：煤礦;帶式輸送機(jī);節(jié)能;順煤流啟動(dòng);變頻調(diào)速

當(dāng)前在我國(guó)煤礦企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中，帶式輸送機(jī)是主要運(yùn)輸設(shè)備，采用集控系統(tǒng)逆煤流啟動(dòng)、定速運(yùn)行，存在帶式輸送機(jī)空載、輕載運(yùn)行的問(wèn)題，造成電能的浪費(fèi)和設(shè)備磨損。

本文以某煤礦井下帶式輸送機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)改造為例，通過(guò)采集帶式輸送機(jī)上料流傳感器信號(hào)，經(jīng)智能控制系統(tǒng)計(jì)算分析運(yùn)送物料運(yùn)輸情況，與變頻器相配合，實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)機(jī)智能調(diào)速運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)“煤多快轉(zhuǎn)，煤少慢轉(zhuǎn)，無(wú)煤停車(chē)”和 “順煤流起車(chē)”，降低帶式輸送機(jī)電耗，提高運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)井下運(yùn)輸系統(tǒng)無(wú)人值守。

1 帶式輸送機(jī)智能控制系統(tǒng)組成

帶式輸送機(jī)智能控制系統(tǒng)主要包括智能控制系統(tǒng)、智能控制箱、隔爆兼本質(zhì)安全型變頻器、帶式輸送機(jī)保護(hù)裝置、料流傳感器、視頻監(jiān)控智能報(bào)警系統(tǒng)等，并將各子系統(tǒng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)匯集處理，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行、智能保護(hù)的功能。

1）智能控制系統(tǒng)，采用分布式控制結(jié)構(gòu)，利用工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)，在帶式輸送機(jī)控制分站之間建立通信，實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)的集中控制。

2）智能控制箱，內(nèi)置可編程控制器PLC，采集變頻器、傳感器數(shù)據(jù)及外部命令，分析設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、物料狀態(tài)、故障狀態(tài)等，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的智能節(jié)能運(yùn)行。

3）帶式輸送機(jī)保護(hù)裝置，可實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)設(shè)備（給煤機(jī)、破碎機(jī)）的聯(lián)鎖控制，具有各種保護(hù)和報(bào)警預(yù)告功能。

4）料流傳感器，是控制系統(tǒng)的主要監(jiān)測(cè)設(shè)備，本方案采用微波型料流傳感器。運(yùn)輸系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，可準(zhǔn)確監(jiān)控各帶式輸送機(jī)煤量，調(diào)整運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)行速度。

5）設(shè)備開(kāi)停傳感器，煤流系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備均配置設(shè)備開(kāi)停傳感器，準(zhǔn)確反饋各設(shè)備是否運(yùn)行，并與料流傳感器配合，控制系統(tǒng)能準(zhǔn)確掌握運(yùn)輸系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。

6）視頻監(jiān)控智能報(bào)警系統(tǒng)，集成視頻分析原理、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)，監(jiān)視和記錄井下工作現(xiàn)場(chǎng)的安全生產(chǎn)情況，避免違規(guī)作業(yè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故隱患。

2 運(yùn)輸系統(tǒng)改造方案

某煤礦井下12#煤層現(xiàn)有5條帶式輸送機(jī)，分別為2#、3#、5#、7#、綜采工作面帶式輸送機(jī)，將上述帶式輸送機(jī)全部進(jìn)行智能化改造，井下煤炭運(yùn)輸流程如下：

綜采工作面轉(zhuǎn)載機(jī)→綜采工作面帶式輸送機(jī)→7#帶式輸送機(jī)→5#帶式輸送機(jī)→3#帶式輸送機(jī)→2#帶式輸送機(jī)

2.1 改造前運(yùn)輸系統(tǒng)存在問(wèn)題

①原有帶式輸送機(jī)為人工控制，操作分散，流程繁瑣;②帶式輸送機(jī)為直接啟動(dòng)，起動(dòng)電流和機(jī)械沖擊較大，帶式輸送機(jī)震動(dòng)、顛簸，產(chǎn)生灑煤、接頭損壞等問(wèn)題;③帶式輸送機(jī)運(yùn)行功率因數(shù)較低，在0.4-0.6左右;④采用逆煤流啟動(dòng)方式，下游帶式輸送機(jī)長(zhǎng)時(shí)間空載運(yùn)行。

2.2 本系統(tǒng)改造方案

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)帶式輸送機(jī)存在問(wèn)題的總結(jié)，并與現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員探討解決方案，提出以下改造方案：

①現(xiàn)有帶式輸送機(jī)增加礦用集成式能效變頻器，實(shí)現(xiàn)調(diào)速和軟啟軟停功能。②在帶式輸送機(jī)機(jī)尾處安裝料流傳感器。③煤流系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備均配置設(shè)備開(kāi)停傳感器。④帶式輸送機(jī)機(jī)頭增加礦用高清數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，將視頻數(shù)據(jù)上傳至智能控制系統(tǒng)。

2.3 控制運(yùn)行方案

本次改造實(shí)現(xiàn)了帶式輸送機(jī)系統(tǒng)順煤流起車(chē)功能、智能調(diào)速功能，并提升帶式輸送機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)控制水平，達(dá)到地面遠(yuǎn)程集中控制，運(yùn)輸系統(tǒng)無(wú)人值守。

（1）順煤流起車(chē)。順煤流起車(chē)是在整條線路帶式輸送機(jī)將物料卸空時(shí)應(yīng)用。如果遇到檢修或者故障停機(jī)時(shí)，請(qǐng)根據(jù)情況選擇啟動(dòng)方式，控制系統(tǒng)具備順煤流、逆煤流、手動(dòng)等多種啟動(dòng)方式，滿足用戶使用需求。先啟動(dòng)綜采工作面帶式輸送機(jī)，待綜采工作面帶式輸送機(jī)啟動(dòng)后，再啟動(dòng)綜采轉(zhuǎn)載機(jī)、刮板輸送機(jī)，待煤流運(yùn)行到機(jī)尾料流傳感器時(shí)，啟動(dòng)下游帶式輸送機(jī)。

（2）智能調(diào)速。由于帶式輸送機(jī)上的物料流量是連續(xù)的不規(guī)則的，為使控制系統(tǒng)弱化對(duì)煤量波動(dòng)敏感性，本系統(tǒng)根據(jù)煤量變化值，設(shè)定速度調(diào)整的區(qū)間，在各個(gè)區(qū)間之間設(shè)置補(bǔ)償量，減少調(diào)速的波動(dòng)和頻次，穩(wěn)定平滑調(diào)整帶速，有效避免變頻器保護(hù)誤動(dòng)作或者機(jī)械沖擊振動(dòng)。當(dāng)運(yùn)輸系統(tǒng)啟動(dòng)完成后，并且開(kāi)啟了節(jié)能調(diào)速功能，下游帶式輸送機(jī)會(huì)根據(jù)上游料流傳感器檢測(cè)的煤量，調(diào)整帶速。

3 運(yùn)輸系統(tǒng)改造節(jié)能評(píng)價(jià)

3.1 效果分析

通過(guò)改變帶式輸送機(jī)的運(yùn)行速度來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，改造前后對(duì)比，帶式輸送機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)噸煤電耗2.7kwh/t減少至1.6kwh/t，減少電耗約為62%，年節(jié)能約為57萬(wàn)元，并減少帶式輸送機(jī)運(yùn)行人員12人。

3.2 延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命

帶式輸送機(jī)節(jié)能運(yùn)行后，因帶式輸送機(jī)整機(jī)的機(jī)械損耗降低，節(jié)省費(fèi)用非常明顯。

4 結(jié)論

帶式輸送機(jī)作為礦井主要運(yùn)輸設(shè)備，是建設(shè)綠色礦山的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本方案以建設(shè)高產(chǎn)高效礦井為目標(biāo)，貫徹?zé)o人則安的理念，綜合變頻調(diào)速技術(shù)、煤量檢測(cè)技術(shù)、智能控制技術(shù)、遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行檢驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)順序啟停，智能調(diào)速，全運(yùn)輸系統(tǒng)無(wú)人值守，并達(dá)到良好的節(jié)能效果，通過(guò)崗位替代和設(shè)備自動(dòng)化升級(jí)從根本上提高煤礦安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.帶式輸送機(jī)工程設(shè)計(jì)規(guī)范：中國(guó)計(jì)劃出版社，2008.

[2]國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局.煤礦安全規(guī)程：煤炭工業(yè)出版社，2016.

[3]煤礦帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)與制造關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2013.

[4]帶式輸送機(jī)工程設(shè)計(jì)與應(yīng)用.冶金工業(yè)出版社，2015.