浅析如何提高胶带输送机的生产效率

裴世友 马鹏飞

摘要：介绍神宝能源公司胶带输送机集中控制系统的应用现状，分析影响胶带输送机生产效率的因素，提出优化PLC程序设计，加强设备维护维修管理，加强人员培训力度，掌握核心技术等措施，为确保胶带运输高效、安全、平稳运行，继而为神宝能源公司快速发展打造五千万吨级煤炭生产基地提供保障。

关键词：胶带输送机;现状;生产效率;措施

概况

神宝能源公司露天矿坐落于呼伦贝尔草原中部，开采工艺为单斗—卡车间断工艺，煤炭由卡车从采煤工作面运至地面破碎站，破碎后经胶带输送机运往储煤仓，然后由铁路快速装车外运或地销外运。目前，神宝能源公司露天矿地面生产系统由4套一级破碎站，3台二级破碎机、2套储煤仓、29条胶带输送机、2套快速定量装车站组成，最大生产能力约为12万吨/天。

破、储、运、装地面生产系统，均采用PLC自动化控制。其中，胶带输送机在集控室进行远程集中控制，控制系统采用西门子S7-400冗余结构，主站设置双CPU采用总线型网络，分站采用I/O模块接收现场信号，并用IM153-2信号模块与主站之间进行Profibus DP通信，冗余结构是目前较成熟且应用较广的网络结构，当一套系统出现故障，另一套系统会自动投入工作，提高了系统的可靠性。一级破绽站、堆取料机及快速定量装车站为就地操控室控制，有独立的PLC控制系统，完成自身的生产逻辑控制，将运行、故障、频率、电流等信号通过以太网传至集控室，数据存储在服务器中并在上位机控制界面进行显示、记录，便于操作人员的监视和统计。

胶带输送机作为地面生产系统的重要的组成部分，其分布范围广，生产线长，已有29条胶带输送机，水平机长8000余米。煤炭从破碎到装车少则经过4-5条胶带输送机，多则经过7-8胶带输送机，最长的输送距离达3600多米。胶带输送机作为地面生产系统的中间环节，其运行效率的高低直接影响到整个地面生产系统的生产效率。所以，提高胶带输送机的运行效率对神宝能源公司生产而言意义重大。

1.影响胶带输送机生产效率的因素

影响胶带输送机生产效率的主要因素有自然因素：气候、原煤物理特性;技术因素：设计因素、生产工艺;企业组织管理水平、设备维护保养等。

1.1环境因素

胶带输送机由于其生产工艺的特点，一条输送线路的生产效率，不是取决于生产效率最大的那条胶带输送机，而是取决于生产效率最低的那条胶带输送机——木桶原理。神宝能源公司露天矿坐落于呼伦贝尔草原中部，年平均温度-2.6℃，最高气温达39.4℃，最低气温达-45℃，属大陆性亚寒带气候，冬季长达7个月的封冻期。寒冷的天气使煤层冻结，一方面使单斗挖掘机的挖掘阻力显著增大，使单斗挖掘机的生产效率严重下降（煤块体积超过2.3m3较多），进而导致下游破碎机、胶带输送机生产效率下降。另一方面由于原煤中含有水分，冬季原煤极易冻粘在胶带上，也会影响胶带输送机的生产效率。再有严寒的天气，使钢材的脆性增加，单斗挖掘机直接开采方式，极易出现铲斗斗齿断裂的情况，断裂的铲斗斗齿一旦随原煤进入破碎机，将会造成破碎机联轴器、滚齿等破坏性损坏故障，严重影响整个系统的安全平稳运行。

2013年铁器入破次数及影响时间统计表

1月

2月

3月

4月

5月

6月

7月

8月

9月

10月

11月

12月

合计

铁器入破次数

3

2

2

1

0

1

1

1

2

3

1

3

20

影响时间（小时）

7

5

6

0

0

3

3

2

5

0

5

0.7

36.7

备注

铁器主要为：单斗挖掘机的斗齿、护唇以及钻机的钻头等。

1.2设计因素

众所周知胶带输送机的生产效率直接取决于带宽和带速，胶带输送机的带宽越宽、带速越快其生产效率就大，反之越小。计算选型失误是影响胶带输送机生产效率的根本原因，会使整个系统过载或欠载运行，对系统的安全、平稳、高效运行是十分不利的。

从破碎站点到装车站点或是储煤站点间胶带输送机的数量也会间接影响到整个胶带输送机系统的生产效率，胶带输送机越多，需要维护保养的设备越多，启机时间越长，发生故障的概率越大，生产效率也就越低。在实际生产中，每一条胶带输送机的启动时间约为4-6分钟（包括;人员到位、设备到位：胶带的调偏、液压拉紧到位、调速耦合器和减速器温度等），以5条胶带输送机为例，不考虑其他突发状况，全部启动达到满速运行的时间约为30分钟。

1.3企业组织管理因素

企业的组织管理和设备的维修保养水平直接影响胶带输送机的故障时间，进而影响胶带输送机的开机率。故障时间主要包括内障时间、外障时间、准备时间，主要是因为组织管理和设备的维修保养等因素引起的设备停止作业时间，设备故障时间越长，胶带输送机的开机时间就越少，其生产效率也就越低。

胶带输送机作为采掘设备、运输设备与铁路快速定量装车的中间环节，其生产效率也受到单斗挖掘机、快速装车站生产能力的影响。例如，单斗挖掘机与卡车数量及能力的配比不合理、操作人员操作方法不正确、铁路车皮协调不到位以及设备故障等。

1.4控制工艺特点

1.4.1胶带输送机的启动流程

胶带输送机遵循逆煤流启动，顺煤流停车，不可越级或同时启动。正常生产情况下，采用集中远程控制方式，在上位机上控制胶带输送机的启停。胶带输送机启动条件多——各项保护无动作、液压拉紧装置拉紧信号反馈、上一级胶带输送机运行且达到满速、制动器开到位信号返回、声光报警完毕、驱动、托辊等装置完好，风机、油泵、制动器无故障信号等。任何一个条件不满足，胶带输送机就无法启动。每条胶带输送机声光报警时间约为20-30s，胶带启动达到满速的时间，调速型液力耦合器为50s左右（现场16条使用，占胶带机总数的55%），变频期为140s左右（现场1条使用）。启动一条胶带机的时间约为4-6分钟，其中1分钟的启动调速时间，3-5分钟的现场检查准备时间。这部分时间往往被忽略，但却影响了胶带输送机的运行时间效率。

1.4.2胶带输送机的保护装置

受恶劣环境天气、机械振动以及产品质量等因素的影响，胶带输送机的保护装置——拉绳保护、跑偏保护、打滑保护、撕裂保护、堵煤保护、烟雾报警容易发生误动作或误报警，一条胶带输送机系统中保护的点位多达几十甚至上百个，每一保护点位的误动作，都会使胶带输送机停止运行。增加了排查故障点和维修的时间，进而影响胶带输送机的生产效率。

2.提高胶带输送机运行效率的意见及措施

2.1技术措施

2.1.1改善煤层爆破质量

对煤层较硬位置，进行松动爆破，采用合理的布孔方式、装药参数和爆破方法，改善爆破质量，为单斗挖掘机作业创造良好的条件，减少大块率，提高单斗挖掘机和破碎机的工作效率，同时，减少斗齿断裂误入破碎机引起设备故障率[1]。

2.1.2严格论证初始设计

根据露天矿生产的实际情况，科学合理设计胶带输送机的布置线路、数量、水平角度、带宽及带速。选取最优方案，从设计初期进行源头把控，避免二次设计改造，造成重复投资和资金浪费。

2.1.3优化控制程序

在控制程序上，对整体工艺进行优化设计，缩短系统启机时间。可以从以下三方面进行优化：一是在不影响安全的情况下，缩短声光报警时间，将原有20s更改为10s，在现场检查准备的同时，发出语言安全提示，告知启机时间;二是缩短调速型液力耦合器和变频器的启动时间，原调速型液力耦合器的启动时间约为50s，变频器的启动时间约为140s，在不对胶带及电机产生冲击的情况下，可将调速型液力耦合器的启动时间设置为30-40s，变频器启动时间设置为70s。三是更改胶带输送机顺序启动的启动条件，原设计为上一级胶带输送机达到满速后，下一级胶带输送机才能依次启动。现可将满速条件在系统程序更改为上级胶带机的运行信号加定时器来实现顺序控制，当PLC检测到下级胶带机运行信号后，启动内部定时器，可定时5-10s作为启动依次启动下一级胶带机的条件，缩短胶带与胶带之间的启动时间。四是对经常出现误报警的保护装置进行更换、程序解锁、修改程序，例如，某一位置打滑开关或跑偏开关过于灵敏，可在PLC程序中将此常开点后面加一个定时器，设置1-2s的延时，当此点由常开变成常闭且时间超过1-2s，即可判断为保护正常，胶带机停机。如果此点由常开变成常闭且时间小于设定的时间，则认为是误动作，胶带机正常运行。通过以上技术措施，单条胶带机启动时间预计可缩短25%左右，多条胶带机系统启机时间预计可缩短30%以上。

2.1.4掌握核心技术

掌握核心技术，降低胶带输送机系统故障风险。设计方所有自动化程序软件须全部向用户开放，程序附加注释，便于使用方进行技术改进或系统改扩建。使用方技术人员不仅要会操作设备，而且要熟悉地面集中控制系统的工作原理，编程方法，掌握每一条控制程序设计的功能。当PLC控制系统出现故障能迅速排查故障，消除故障。防止系统出现故障后，不能及时联系设计方的工程师，给企业安全平稳生产带来巨大的风险。

2.2管理措施

提高企业的组织管理和设备的维护保养水平，可以显著提高胶带输送机的生产效率，加强胶带输送机的计划维修和日常维修，减少胶带输送机的故障率。加强露天矿现场的铁器管理，强化责任意识，减少铁器入破次数。统筹协调胶带输送机上游单斗挖掘机和卡车的出动率，使之与胶带输送机生产能力相匹配。加强培训指导，使操作技术人员从要我学习，向我要学习转变，不仅要会操作设备，还要掌握设备的原理、构造、工艺以及设计方法等，总结设备的不足，从而不断改进设备的性能和工艺，提高胶带输送机的生产效率。

2.3合同措施

编制科学严谨的技术协议与合同，从设计的结果出发，充分考虑胶带输送机设备的选型、布置、控制方式、维护保养、后期服务技术支持等多方面因素，同时，采用性能和技术较好的产品，在技术上使胶带输送机满足生产的需要，在经济上使胶带输送机的建设成本、运行成本、维护成本在可控区间。

3.结论

胶带输送机的生产效率影响矿山的生产能力和矿山的经济效益，分析影响胶带输送机生产效率的因素并总结提高胶带输送机生产效率的方法具有的重要意义。

影响胶带输送机的生产效率的因素主要有气候、原煤物理特性、设计因素、生产工艺、企业组织管理水平、设备维护保养等。

提高胶带机的输送生产效率，必须优化生产工艺，提高企业的组织管理与设备维修保养水平，提高操作人员的专业技术水平。

参考文献：

[1] 金磊.露天矿单斗挖掘机生产能力因素分析[J].神华科技，2014，1（12）：42-44.

作者简介：裴世友（1959—）毕业于黑龙江八一农垦大学机械系，高级工程师，现供职于神华宝日希勒能源有限公司，任机电管理部经理，主要从事机电管理工作。