皮帶集控在曉南礦運輸系統(tǒng)中的應用

王翀 畢紅 許德軒

（1.鐵法煤業(yè)（集團）有限責任公司曉南礦；2.鐵嶺市應急事務服務中心；3.中國煤炭工業(yè)協(xié)會生產力促進中心）

一、引言

皮帶機在煤礦運輸系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用，從采面采出的煤炭通過各條皮帶運輸至主提升機運至地面。因為運輸皮帶較多，同時也涉及操作人員較多，隨著科技的進步，煤礦智能化、自動化、信息化的逐步提升，皮帶集控也開始進入煤礦參與皮帶控制，有效地利用視頻監(jiān)控和操作人員集中控制相結合的方式，為皮帶機安全平穩(wěn)運行、高產高效提供了一種全新的控制方式。

二、概述

曉南礦現(xiàn)井下皮帶運輸系統(tǒng)共14 條皮帶實現(xiàn)皮帶集控組網，設置地點包括1#暗斜井、2 號暗斜井、中央斜上、西二一部、南翼東中巷皮帶、14 層皮帶中巷、15 層皮帶中巷、中央平巷、北二皮帶大巷等9 條主運皮帶及南翼東1402 運順一部、1402 運順二部、東一400 中巷一部、東一400 中巷二部、東一400 運順皮帶等5 條采區(qū)皮帶。其中2#暗斜井皮帶機配套使用巡檢機器人，并與皮帶機控制系統(tǒng)關聯(lián)，實現(xiàn)對皮帶機損壞、超溫、卡塊、煙霧、溫度、環(huán)境氣體等異常情況的音視頻報警、停機功能。

三、皮帶集控優(yōu)點

1.設備運行平穩(wěn)故障率低，維護、維修簡單易操作，故障現(xiàn)象、故障點在控制屏幕及保護主機上直觀可見并語音報警，元器件集成化較高、不易損壞，整體更換簡單方便，節(jié)省了查找故障及處理故障時間，為減少事故發(fā)生、安全生產提供保證。

2.智能化、自動化程度較高，全系統(tǒng)局域網連接，集中控制及視頻監(jiān)控整合一體，就地控制、集中控制自由切換，故障狀態(tài)、視頻畫面存儲追蹤可查，通過程序控制實現(xiàn)逆煤流啟動、順煤流停止，保護自動停機并報警、井上下語音通話、沿線語音通話等功能。

3.安裝皮帶集控后，幾部皮帶安排一名巡檢人員即可，改善了員工作業(yè)環(huán)境，改變了一人一崗的操作模式，達到了減人提效的目的。

四、減少皮帶機司機崗位，節(jié)約人力成本支出

曉南礦現(xiàn)有14 條皮帶為采區(qū)服務，正常每部皮帶落貨點及倉口都有皮帶機司機看護的情況下，需要崗位人員56人，包括輪休人員。主要負責所有皮帶機檢修、巡檢、日常縮機尾、皮帶機開停氣、落貨點監(jiān)護等工作，三班倒工作制。因退休人員逐年遞增，崗位人員得不到及時補充，安裝皮帶集控后逐步合并皮帶機司機崗位。現(xiàn)實際服務采區(qū)工作人員為30 人，共減少崗位司機26 人，節(jié)約人力成本每年約：4.5 萬/人×年×26 人=117 萬元。

五、皮帶集控系統(tǒng)組成

整個系統(tǒng)由礦調度中央監(jiān)控臺、視頻監(jiān)視和擴音通訊系統(tǒng)，井下分區(qū)控制臺、井下皮帶單機保護控制箱、井下巡檢機器人，設備在線故障診斷系統(tǒng)等組成。

1.調度室中央監(jiān)控臺

（1）調度室安設2 臺控制上位機，皮帶隊調度安設1 臺控制上位機，每臺上位機安裝相同的操作系統(tǒng)、組態(tài)軟件，能獨立操作，互相通訊，同等接收各種數(shù)據，數(shù)據保持同步，互為熱備用。

（2）在調度室通過上位機，根據生產工藝流程，通過設定逆煤流、順煤流啟、停功能，實現(xiàn)系統(tǒng)分區(qū)皮帶機或系統(tǒng)全部皮帶機的自動運行，還可任意解鎖，實現(xiàn)對單臺設備的啟停控制。

（3）調度上位機能夠顯示系統(tǒng)各皮帶運行模擬流程信息、電流、電壓、溫度等信息以及傳感器的狀態(tài)信息。

（4）在集控狀態(tài)下，中央監(jiān)控臺與井下控制系統(tǒng)通訊中斷，皮帶機能夠自動停止運行并報警。

（5）中央監(jiān)控臺可接入互聯(lián)網，實現(xiàn)廠家遠程故障診斷處理、軟件升級等功能。

附礦調度中心監(jiān)控臺畫面，見圖1。

2.視頻監(jiān)視和擴音通訊系統(tǒng)

視頻監(jiān)視系統(tǒng)主要由礦調度大屏幕、礦工業(yè)以太網、皮帶隊調度室監(jiān)控室及井下各分站、隔爆高清云臺攝像機組成。通過數(shù)臺高清云臺防爆攝像機組成的視頻監(jiān)控局域網，能夠讓地面調度室及井下分區(qū)操作人員清晰地看到各個皮帶機機頭、機尾、轉載點、煤倉口等地點的實時監(jiān)控畫面，對集中控制起到重要輔助作用，便于故障停機、開停氣現(xiàn)場情況等及時掌握、控制。擴音通訊系統(tǒng)由皮帶機頭IP 廣播一部、擴音電話主機一部以及沿線每隔100 米設擴音電話一部，通過與KXJ9 皮帶機保護控制箱配套使用組成。再通過以太網與礦調度室主機連接，能夠實現(xiàn)調度室與區(qū)域內皮帶機沿線語音通訊和故障報警及開停機語音提示功能，采區(qū)內各擴音電話間能夠實現(xiàn)點對點通訊，極大方便了各部皮帶間的檢修聯(lián)絡，和故障點查找利于及時排除故障。

3.井下皮帶機分區(qū)控制臺

井下2#暗斜井及南翼東采區(qū)各設1 套本安型分區(qū)控制臺，與礦用隔爆兼本安顯示器配套使用，完成分區(qū)系統(tǒng)內皮帶機的集控和分步控制功能，與調度上位機同步顯示膠帶機各個設備的運行情況以及故障報警。安裝的防爆視頻監(jiān)視設備，視頻圖像與礦調度監(jiān)視圖像同步顯示，并有存儲功能。當皮帶機保護動作時，控制系統(tǒng)主界面自動彈出保護動作位置點的視頻監(jiān)控畫面。當煤流啟動時，依次彈出啟動皮帶的視頻監(jiān)控圖像。圖像能上傳到礦調度室、皮帶隊調度室大屏幕顯示，見圖2。

4.井下皮帶單機保護控制箱

主要由KXJ9 皮帶機保護控制箱及附屬保護配件、纜線等組成，通過皮帶機保護箱內PLC 可編程序控制器根據已編好應用程序對皮帶機進行精準控制，按照煤礦安全規(guī)程規(guī)定安裝有急停保護、堆煤保護、防跑偏保護，失速保護、煙霧保護、溫度保護、張力下降保護、縱撕保護八大保護，保護采用集成電路控制，故障率低維修簡便，通過長時間運行，運行穩(wěn)定動作可靠，見圖3。

（1）KXJ9 保護控制箱控制模式選擇

控制模式選擇共分三種控制方式，由開關F4 進行轉換：

①F4 轉至左側為KXJ9 在就地模式下，由該就地控制箱控制本條皮帶。

②F4 轉至右側為KXJ9 處于集控模式，由礦調度上位機或分區(qū)控制臺實現(xiàn)對所轄皮帶的集中控制，但聯(lián)鎖與否仍由調度室上位機執(zhí)行。

③F4 轉至中間時為KXJ9 處于檢修模式，此時無論任何控制臺都不能啟動皮帶機。

（2）調度上位機及分區(qū)控制臺操作方式

①就地操作時，F(xiàn)1 為啟動開關，F(xiàn)2 為停止開關，F(xiàn)3 為前一部皮帶聯(lián)鎖解除開關用于檢修時使用。

②礦調度集控及分區(qū)控制臺操作：故障為紅色，正常運行為綠色，無動作為灰色，輸出信號為黃色。

將鼠標移動至操作屏幕對應皮帶區(qū)域的啟動按鈕上，點擊啟動按鈕，則本條皮帶啟動，停止、復位按鈕功能對應。順煤流啟動時，按照從轉載機頭到煤倉的皮帶順序依次啟動皮帶。停止時仍然按照此順序停機。逆煤流啟動時，按照從煤倉到轉載機頭的皮帶順序依次啟動皮帶，停止時按照從轉載機頭到煤倉的皮帶順序依次停機。

（3）常見故障判斷分析

①保護動作：此狀態(tài)欄顯示對應皮帶的保護動作信息，能夠準確地顯示出故障點。如上圖所示，北一15 層中巷皮帶19 號閉鎖動作，需閉鎖開關人工復位后，在點擊復位按鈕才能清除故障，方可允許再次啟動皮帶機。

②系統(tǒng)故障：此狀態(tài)顯示總故障有兩種情況：

其一，該條皮帶有保護動作。其二，該條皮帶PLC 掉線。

第一種故障可以待保護恢復后正常復位操作。

第二種故障，常見問題為KXJ9 就地控制箱斷電，分區(qū)控制臺無法讀取KXJ9 信號導致。

③KXJ9 故障顯示：指示燈對應的保護動作后，會由灰色轉變?yōu)榧t色。對應在報警信息記錄中提示該保護動作的時間等信息。右側紅色字體為沿線撕裂、跑偏、閉鎖的位置信息。

④輸出輸入信息顯示：當皮帶啟動后，1 號電機端口正常輸出，則第二個指示燈會由灰色變?yōu)辄S色，當PLC 在預定時間內接收到1 號電機運行反饋信號，則第一個指示燈變?yōu)榫G色（如2#電機），否則顯示電機啟停故障。

⑤張力故障：當皮帶張力顯示數(shù)值在正常范圍之內，張力故障指示燈常綠。

當皮帶張力顯示數(shù)值低于或高于預設值時，張力故障指示燈由綠變紅，顯示張力故障。

五、結束語

智慧礦山建設是煤礦未來發(fā)展的趨勢，是提高煤礦安全生產水平，減人提效的重要途徑。通過對我礦皮帶機集中控制的改造，實現(xiàn)了皮帶機遠程啟停，現(xiàn)場生產環(huán)境、運行數(shù)據實時監(jiān)控，保護故障狀態(tài)自動報警停機等功能，我們也要借助科技力量順勢而行，努力打造煤礦智能自動化，為了煤礦安全生產助力。以后在工作中更要學習新知識、高科技，更多的服務于煤礦，為煤礦安全生產保駕護航。