皮带机自动化系统在煤矿中的设计与应用

鹤岗市斯达机电修造有限公司 任国玲

带式输送装置在煤矿生产中已得到了广泛应用，但是其启动电流大、传动效率低、功率不平衡、无功环流损耗大、老化速度快等问题也日益突出，不但给企业带来了很大的经济损耗，同时对煤矿的安全生产造成了严重的威胁，直接影响煤矿工人的人身安全。随着计算机科学和自动化技术的发展，皮带机自动化系统的应用也越来越广泛，它利用电力电子技术、电力器件制作工艺及自动控制技术，组成一套完整的自动控制系统，不仅能够有效降低皮带和液力耦合器的直接磨损和维护成本，延长皮带机使用寿命，提高企业经济效益；还可以提高煤矿生产的稳定性和安全性，有效避免安全事故的发生，保障企业的财产和员工的人身安全。

一、皮带机自动化系统设计依据及参数设定

1.皮带机自动化系统设计依据。煤矿业中皮带机自动化系统设计应符合相关的要求和规定，主要有《煤矿安全规程》、《电控设备·第二部分·装有电子器件的电控设备》（GB/T3797-1998）《电能质量公用电网谐波》（GB/T14549-1993）、《交流传动矿井提升机电控设备技术条件》（JB4263-86）、《交流电机半导体变频调速装置总技术条件》（GB12668-1990）、现行国家电工委员会及其他有关标准、现行国家煤矿局及电工委员会的其他标准。

2.常用参数及标准。该系统主要有保护装置、温度传感器、堆煤传感器、电源箱、速度传感器、烟雾传感器和连接器、双屏蔽强拉力电缆、双护套及快速接插件等组成，其主要涉及的技术参数及其标准如下：

（1）系统额定输入电压为AC36 V，电压偏差波动为80% ～ 110%，过流保护整定电流为1.2 A，防爆温度标志为150℃。

（2）烟雾、温度及速度传感器为有源器件，其静态电流应小于210 mA，最大动作电流应小于230 mA，工作时额定电压为12 V；其余传感器为无源器件，最大动作电流为5 mA。

（3）本安输出最大电流为DC5 mA，最高开路电压为DC12 V，最大短路电流为4 mA；本安外部的最大分布电感为2 mH/km，外部最大分布电容为0.2 pF/km。

（4）集中控制信号最大电压为12 V，最大电流为0.5 A；继电器输出节点标准容量为AC36 V/5 A。

二、皮带机自动化系统的结构设计和性能介绍

系统采用变频器装置系统，主要起到综合保护和控制功能。系统能够利用计算机实现多台控制器的通信，维护人员可在任意显示屏上查看运输机的运行状态，这对系统的维护和检修十分便捷，同时多个传感器的联合使用加强了故障保护和报警的功能，提高了系统的稳定性和安全性。系统主要装置及其性能见表1。

表1 系统主要装置及其特性

三、自动化系统在煤矿皮带机上的应用

控制箱作为煤矿重皮带自动化系统装置的核心部件，通过与堆煤、速度、温度、烟雾等传感器的综合运用，实现了自动控制保护功能。具体来说，控制箱通过不断接收洗煤厂和井下的传感器信号，利用已设定的程序对接收到的信号进行判断、运算和处理，并做出相应的动作，发送相应的信号来控制电机的运转；当皮带机系统运行不正常时，控制器会接收到故障信号，并发出报警。

在此系统中，控制系统采用单机控制和集中控制两种方式，系统的上位机与交换机进行物理上的网络连接，采用OPC方式接入软件，实现通讯，部分皮带机需要借助于以太网接口才能实现对接。当其中某台皮带机停机时，集中控制就会起到连锁功能，控制供煤皮带停止运转，同时发挥逆煤流延时顺序起车功能，延时时间可设置为（8±5）s；结合手动控制，亦可实现其逆过程。

运行过程中，也可远程控制皮带的停开，遥测各机械的电流、电压、温度、速度及压力等参数，并可直接在计算机上修改相应的参数，从而对系统的运行状态进行调整。此外，系统还具有一系列的附加功能，如故障语音报警/预警功能、故障停车/自锁保护功能、整线系统运行状态数字显示功能、远程对讲功能等，能有效防止皮带打滑、跑偏、煤位低、烟雾等带来的隐患，为安全生产提供保障。

四、结论

在设计煤矿重皮带机自动化控制系统的过程中，要按照一定的标准和技术参数，结合煤矿的实际情况，对控制系统的结构和性能进行设计；并通过相应的试验对系统的结构和性能进行改进，直至符合要求为止。煤矿重皮带机自动化控制系统可以有效解决煤矿生产中出现的一系列问题，提高煤矿的生产效益，保障煤矿的安全生产，具有重要的应用价值。