煤礦井下皮帶自動化控制系統及其應用

郭治軍

中煤西北能源有限公司烏審旗蒙大礦業有限責任公司 內蒙古鄂爾多斯 017300

1 皮帶自動化控制系統的特征

1.1 可以實現自動化控制

作為一種系統結構，網絡實時監控具備生產監控功能，在生產運行的各環節都能實時采集、傳輸和打印數據，為設備和人員提供安全保障，使生產管理和自動化控制等系統之間的數據實現共享[1]。

1.2 對故障進行有效的診斷

皮帶自動化控制系統中，很多設備具有自我檢測功能（比如：系統網絡、傳感設備等），皮帶自動化控制系統在運行過程中可以自動檢測系統是否出現網絡斷線、控制模塊故障等問題，發現問題將發出警報。

1.3 全分布式的系統結構

皮帶自動化控制系統主要控制地面和井下作業，其主機和各分機聯系緊密卻又不彼此干擾，安全性較高。

2 皮帶自動化控制系統的功能

2.1 控制功能

煤礦開采企業可利用皮帶自動化控制系統控制井下皮帶運輸，也可采用手動控制。若皮帶運輸機在運行過程中發生故障，在皮帶自動化控制系統作用下皮帶運輸機將停止運行，同時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，方可重新運轉，保證皮帶運輸機運行安全性及穩定性[2]。

2.2 保護功能

（1）堆煤保護。堆煤保護的作用是當帶式輸送機機頭發生堆煤現象時，使帶式輸送機自動停機，堆煤保護傳感器一般使用煤電極式。煤電極式堆煤保護傳感器一般安裝在煤倉上口，堆煤保護傳感器的安裝高度應在低于機頭下膠帶200mm 水平以下，其平面位置應在煤倉口范圍之內，當煤堆積觸及到堆煤保護探頭時，保護器將自動停機報警。實驗時只需把探頭觸底板即可。

（2）煙霧保護。煙霧保護是當帶式輸送機打滑產生過多煙霧時，使帶式輸送機能夠及時的停機保護。煙霧保護傳感器應布置在驅動滾筒上方5m 內的下風口，一般懸掛于距上皮帶上方0.6 -0.8m。具體距離要根據現場實際情況而定，由現場的風速、煙霧的上升速度以及傳感器距滾筒的高度確定。

（3）超溫灑水保護。超溫灑水裝置一般采用電動球閥來作為灑水的控制閥門，溫度過高時可以打開電動球閥灑水，使用時可以將電動球閥安設在帶式輸送機操作臺附近，將水管接至滾筒處，超溫灑水裝置出水噴頭應安裝在驅動滾筒與膠帶開始結合處，且離滾筒表面100mm 以內。

（4）速度保護。將速度傳感器安裝在與磁鐵相對應的支架上，通過切割磁力線產生電磁感應來判斷膠帶的速度。由于測量的是膠帶的速度而不是驅動滾筒的速度，因此，絕對不能將速度傳感器安設在驅動滾筒或電動機的輸出軸上。

（5）跑偏保護。跑偏保護裝置的作用是，在輸送帶發生跑偏時，輸送機自動停機。跑偏裝置應安裝在距離槽形托輥外沿50-100mm 范圍內。跑偏開關動作時，保護器主機將自動切斷電源，實現跑偏保護。

（6）防撕裂保護。①在帶式輸送機上必須安裝皮帶防撕裂裝置，目前德國已研制輸送機全斷面激光防撕裂裝置，該裝置安裝在上下皮帶之間，采用激光裝置對皮帶表面進行探測。②輸送機皮帶防撕裂裝置與閉鎖開關相連，當輸送機出現深度裂紋或裂縫時，該裝置將停止信號通過信號電纜傳遞至閉鎖開關，連閉鎖開關接受到信號后立即切斷輸送機電源。

（7）急停保護。已經安裝并且驗收合格的輸送機，在輸送機每隔100m 處安裝一個急停制動裝置及對話裝置。

（8）溫度保護。溫度保護的作用是當膠帶在驅動滾筒上打滑時，膠帶與滾筒摩擦導致溫度升高，熱量積聚，溫度保護傳感器可以及時監測，當監測點溫度超過傳感器的設定溫度時，實現溫度故障保護，自動停機。

3 影響皮帶運輸效率的部分原因及解決措施

因為人員管理和設備后續維護不到位，導致皮帶不時出現跑偏和灑煤現象，對皮帶的正常運轉造成嚴重影響，在后續處理問題的過程當中，工作人員的勞動強度也會不斷加大，為了從根本上杜絕這些問題，需要做到以下幾點：（1）從皮帶機安裝環節就應該認真對待，嚴格按照相關安裝和驗收標準進行安裝和試運行，需對不符合標準的部分進行拆除并重新調整，直到其達到相關標準要求[3]。（2）在檢修皮帶時間段對其做好正常的檢修和維護。在正常檢修輸送帶時，首先應該保證該設備所有的滾筒和托輥都能夠不受任何卡阻地靈活轉動，同時在皮帶機合適的漲緊度的基礎上調整皮帶跑偏灑煤的地方。在調整的時候，應該確定是因皮帶托輥位置不合理還是因皮帶架子發生歪斜而導致皮帶托輥不正而導致皮帶出現跑偏灑煤情況。由于長期運行的皮帶機在生產中會因為部分安裝皮帶機架子的地板下陷或鼓起或裝煤不正而導致架子產生歪斜，而使皮帶跑偏，因此針對這種現象應及時調整皮帶架子，使其保持處于一條直線[4]。（3）對皮帶打滑問題的處理。皮帶在運行的過程中還會出現打滑情況，主要包括以下幾種情況：①皮帶突然增加了煤量，這時只需要把皮帶略微漲緊，直到皮帶不打滑便可解決；②皮帶主副驅動滾筒膠皮出現嚴重的磨損情況，無法向皮帶提供其所需的摩擦力，使皮帶出現打滑情況，出現這種情況應該及時更換皮帶主副驅動滾筒或者對皮帶主副驅動滾筒進行包膠處理；③皮帶底跌落大塊的煤矸石或皮帶架把皮帶卡住，如果皮帶出現打滑的情況首先應該對皮帶是否出現這種現象進行檢查，不然強行開啟皮帶機會撕扯壞皮帶，可能會造成較大的經濟損失，并且對礦井的正常運行造成影響[5]。

4 結語

煤礦井下皮帶自動化技術主要指的是對煤礦井下皮帶進行控制并監控的技術，該系統廣泛應用在礦物開采和運輸中。煤礦井下皮帶自動化控制結合現代通信技術，可提升煤礦的生產效益和安全性，保證煤礦作業順利完成，促進了生產效益的提升。