刮板輸送機智能控制系統在煤礦綜采工作面中的應用

＊

（大同同比機械制造有限公司 山西 037001）

引言

刮板輸送設備是綜采工作中不可或缺的重要設備，傳統的刮板輸送機具有不少劣勢，包括其工作效率較低、選型難度較高、設備利用率低等等，另外大多數刮板輸送設備都是以固定功率運行，所以需要更高的能耗投入，導致企業的成本增加，不利于實現良好的市場競爭空間。另外，在高速運轉的情況下，設備的磨損也會加劇，如果不進行合理控制，會導致壽命縮減，投資回報率難以提升。為了進一步探討刮板輸送機智能控制系統的應用策略，現結合具體案例介紹如下。

1.工況概述

本項目選擇自山西某礦綜采工作區，該區域開采的煤層厚度為1.5m～3.3m，平均厚度為2.4m，整體結構較為簡單，傾角平均7.2°。從綜采面結構上來看，走向長度為1055m，橫向長度為244m，采取刮板輸送機智能控制系統替代傳統機械化采煤工藝，以此來滿足現代化生產中高質量發展的客觀需求，同時克服掉輸送機軟啟動、供電控制不足、故障頻發等問題。

2.刮板輸送機智能控制系統主要構成

刮板輸送機智能控制系統的構建質量決定了后期運行的可靠性，根據刮板輸送機的設計標準與生產工藝要求，現構建控制系統內容如下。

(1)狀態診斷系統

狀態診斷系統的構建需要包括以下方面：一是在線診斷控制系統。該系統主要通過油溫傳感、油位傳感等設備來實現工藝流程的監控，一旦發現油溫、油位發生偏轉，需要及時對其進行調整，通過自動報警的方式來解決相關問題。這樣的模式下不但可以保護電機，同樣也有助于解決運行過程中里程保養問題；二是機尾張緊系統。張緊系統是狀態診斷的重要組成部分，一定程度上影響到生產的可靠性。機尾安裝專用壓力傳感設備，能夠很好的控制張緊程度，同時保持張緊的穩定性，在刮板運輸機運輸煤炭過程中，借助于伸縮機尾調節的方式能夠找到合適的位置，刮板運輸機的運載過程可以隨時檢查刮板運輸設備的運行情況，確保鏈條的最大張緊力，在不影響鏈條質量的情況下達到相應的診斷效果。

(2)智能化管理系統

智能化系統的主要功能是解決生產過程中設備的節能控制與可靠性控制等方面，能夠很好的適應安全性、智能化管理等方面的要求，從而降低能源消耗，提升企業的綜合效益，主要分為如下兩個模塊：其一，可控軟啟動程序。可控軟啟動程序采取分體變頻的模式，能夠實現電機與變頻器的劃分，采取主機、輔機的相互配合，啟動過程中會采取主機先運行，隨后輔機根據主機的指令做出相應的運行判斷，整個過程可以得到很好的控制。相比于常規啟動模式，可控軟啟動程序應用后能夠確保刮板機即使是在重載的條件下，也可以實現短時間內轉矩的最大化，這個過程中能夠持續輸出最大值，同時適應復雜的生產環境而不會出現短期超載的問題。除此之外，由于適應多次運行環境與生產條件，過程中不再需要隔離開關的設置，所以控制臺轉換接口也能夠通過變頻設備來進行調整，輸出的節奏達到最優化，根據信息的來源來進行信息節奏的調節，輔機跟隨變頻主機實施運轉，能夠更好的滿足設備發展的需要。在刮板運輸機運行過程中，也可以根據主機的實際指令做出相應的判斷，確保扭矩保護操作的效率，避免設備出現故障與異常，即使是出現異常也會自動實施保護，進一步增加了系統的可靠性。

3.刮板輸送機智能控制系統的主要特征

刮板輸送機智能控制系統主要包括變頻器技術、控制技術、掃描儀技術、鏈條張緊等多個技術類型，分別探討如下。

(1)變頻器技術

變頻器技術是一種集成數字變頻裝置與防爆控制技術為一體的綜合類型技術，該技術主要解決異步電動機的使用控制問題，包括電流與力矩的適應性控制。借助于變頻器控制技術，能夠很好的應對不同類型的電網環境，降低設備運行過程中的電路波動。由于實際的使用曲線能夠根據具體的環境來進行調節，減少設備沖擊的不良影響，所以適應性極強。

(2)控制技術特征

變頻器本身特征包括有變頻、短路等方面的保護功能，所以可以通過顯示器切屏展示的方式來解決各種具體問題。變頻控制器技術的應用主要借助于計算機、顯示器、處理器的構成來解決變頻器控制問題，實現數據的采集以及煤量數據分析，設備連接等等。從外部連接鍵盤后實施操作，更是解放了工人的雙手，顯著提升了工作的效率與精準度。

(3)掃描儀技術特征

掃描儀技術主要用于解決煤量分布與控制的問題，通過掃描儀、交換機等多種零件來解決刮板輸送機煤量檢測的問題，隨時對煤量、高度以及其他信息進行分析、檢索，通過相關掃描設備來獲取精準信息，實現系統的控制目標。掃描過程中還可以借助于刮板移動分析控制的方式來對煤炭煤堆的體積進行探索。

(4)鏈條張緊設備特征

鏈條張緊控制技術主要借助于伸縮裝置、傳感設備來實現，通過該技術能夠滿足刮板運輸設備運輸過程的合理控制，解決有效輸出與軸承溫度控制等方面的要求。由于各個部分之間都可以通過冷卻水溫度控制來進行解決，刮板輸送機更能夠實現自動化控制，所以張緊設備的穩定性更強。

4.刮板輸送機智能控制系統在煤礦綜采工作面中的應用

刮板輸送機智能控制系統應用于綜采工作面當中，主要實現如下三個方面的具體功能。

(1)智能調速

智能調速是刮板輸送機智能控制系統的重要技術特征，同時也是其廣泛應用于綜采工作中最為主要的因素之一。從客觀上來看，綜采工作涉及到十分復雜的工作環境與工藝流程，在實際操作中大部分的刮板輸送設備都選擇定頻操作的模式，這樣的模式不但會存在較大功率負荷，影響經濟效益，其工作的適應性也較差，不能夠滿足不同類型的生產需求。但是通過刮板輸送機智能控制系統的應用，能夠實現精準匹配。在刮板機需要的運煤量相對較小時，可以通過刮板輸送機智能控制系統來實現變頻低速運轉，此時能耗可以得到顯著的控制。在需要較大的運輸量時，則可以通過智能化調整的方式來滿足更高水平的要求，此時驅動電動機的運轉速度會增加，實現煤炭的快速運輸，進一步改善了刮板運輸的效率，降低了能耗的占比。根據實際本項目投入使用后的情況來看，相比于傳統的生產設備而言，刮板輸送機智能控制系統能夠降低刮板輸送機自身電量能耗30%左右，根據計算，每年可以節約電費230萬元以上。

(2)故障處理

刮板輸送機智能控制系統本身具有良好的故障診斷系統，通過在線診斷搭配自動故障排查的方式，能夠很好的解決故障率較高的問題。其中，DTC直接轉矩控制作為刮板輸送機智能控制系統技術核心之一，其應用后可以實現驅動電機的高轉矩啟動，達到額定轉矩的150%，此時刮板輸送機會在重載后出現斷電保護，而刮板鏈也可以通過刮板輸送機智能控制系統設置相應的保護措施，通過設置最大力矩保護的方式來盡可能避免斷鏈問題發生。系統本身具備一定的保護功能后，也可以連接到斷裂自動停車系統當中，避免出現設備損壞問題。采取刮板輸送機智能控制系統搭配變頻器能夠顯著提升設備的故障處理效率，綜合故障控制率達到25%以上，綜采面的安全化水平得到了鞏固與強化。

(3)控制優化

控制優化的主要目標是降低人工操作帶來的失誤，同時也有助于解決故障率偏高等問題，具體實施優化時需要考慮到驅動電機的啟動效率與使用量問題，以降低故障發生率，提升驅動效率與穩定性為目標即可。

5.總結

綜上所述，刮板輸送機智能控制系統在綜采工作中得到合理應用，不但可以解決生產效率低下問題，同時借助于智能化控制與自動診斷設備，可以提升生產的可靠性，進一步提升生產效益，適應于不同類型的綜采面工作需求。在本次研究中重點探討了刮板輸送機智能控制系統的技術優勢與特征，為了更好的適應不同類型綜采工作面需要，還需要進一步發揮智能調速、故障處理、控制優化等方面的功能，提升技術適應性，滿足生產實踐需要，為行業的穩定高速發展做出積極的貢獻。