矿山皮带运输能耗管理系统的分析

贾虎强　郝维新

【摘 要】本文通过简单分析皮带运输能耗中存在的问题，基于能耗问题的基础上，对皮带运输能耗管理系统进行全面的分析，从矿山皮带运输能耗管理系统、和管理系统运行的流程以及对重点功能等方面入手。以此提高皮带机的运行生产效率，全面提高国家矿山生产发展的经济效益和社会效益。

【关键词】皮带运输能耗；实际效率；能源浪费；管理系统

1 矿山皮带运输能耗存在的问题

1.1 设备实际效率较低

煤炭生产过程中，煤炭输送量无法得到保证，现阶段的皮带运输系统大部分是以人工的方式往皮带上放置相应的煤矿，实际上煤量的不到准确统一的控制，然而电动机的运行速度和运行频率缺失相对固定，不会根据皮带上的实际负荷实时调节。甚至在部分时间会出现皮带空载的现象，直接造成皮带运输设备实际效率过低。以国家2015年对矿产企业的调查可知，矿产企业的井下皮带机的运输综合效率不到50%，而世界先进水平已经达到了75%。

1.2 能源浪费现象严重

煤矿运输不同于其他产品运输，因为所处环境和实际情况等问题，在实际运输过程中，因为常常采用逆煤流起车的方式，运输系统将物料从尾部运输到前段需要半个小时甚至一个小时的时间，而在这期间，系统的下游设备会一直在空转运行的过程中，造成资源的严重浪费。

1.3 运输生产环境特殊

大部分煤矿开采地区位于矿山，造成煤矿皮带机在大部分情况下不能满载运行。如果遇到生产准备班或者采矿工作面出现故障等问题时，皮带上的运送量较少，偶尔会出现空载运行的情况，导致能耗的大量消耗。

2 矿山皮带运输能耗管理系统分析

2.1 能耗管理系统

能耗管理系统内部由两个部分组成，一个是通过对皮带运输系统的实际情况和能耗进行分析的上位管理系统，一个是对皮带的供电、拖动以及对皮带的监控和防护等方面进行具体操作功能的执行子系统。其中上位管理系统根据对皮带运输能耗数据的统计分析，能够科学合理的制定相应的节能控制方案，并且向匡山的管理人员和领导人员提供科学的运输能耗数据，辅助相关人员对企业进行规划、对生产工作流程进行设定，保证企业的健康稳定发展。而执行子系统利用信息技术和数字化技术对皮带运输展开安全防护工作，实现了皮带运输的故障预测和远程控制以及辅助上位管理系统进行数据获取和存储。

2.2 能耗管理系统的流程

2.2.1 皮带运输管理系统的初期安装过程

实现能耗管理系统首先要在皮带的落煤点和矿山上游皮带机头安装两台料流传感器，利用电缆将传感器收集到的皮带上煤量信号进行传输，由PLC控制箱接受信号，此外还要在皮带机头上安装相应的速度传感器，进而初步形成了皮带运输管理系统。此时皮带运输管理系统，利用输送机尾部卸煤点的料流传感器对此时的煤量进行判断，得出皮带上是否有煤，煤量多少。

2.2.2 皮带运输能耗管理系统运行自检流程

在皮带机正式运输之前，管理系统首先要对皮带机进行自检，一旦在检查过程中发现故障问题，系统就会将信号传递给系统内配置的通讯信号机，沿皮带线路进行预警，预警过程中如果有任何一个地方发现设备异常，就可以用煤矿企业的通讯设备向上级报告，在相关管理部门的指挥下立刻开始检修工作，并且全面终止设备运行，直到处理过程结束后，才能再次启动。如果自检过程中没有发现问题，就可以正式启动。

2.2.3 运输能耗管理系统的自动化控制流程

除此之外，在皮带运输机运输过程中，皮带机机头的PLC控制箱在接收到正常运行的信号后，尾部的料流传感器就会相应开始对皮带进行检测，针对皮带上的煤量进行实时计算，但实际上皮带上的物料并不均匀，需要建立相应的数学模型，如果仅通过PID调节，就会造成皮带机速度变化频繁，使皮带机温度过高而损坏，在经过数学模型的计算后，根据系统得出的最佳速度值，再次经过PLC控制箱，将信号输出，实现对速度的自动化控制。

3 皮带运输管理系统中的具体功能

3.1 实时观察煤炭运输情况

在皮带运输管理系统控制的各个运输皮带上加入传感系统，对其进行细致的设置，让料流传感器能够实施监测皮带上的煤量以及煤流速度，进而提高整体运输效率，管理人员可以根据煤矿的实际运输情况，对速度进行调节，对皮带上发生的异常能够及时发现并且第一时间制定相应的解决方案。如果对传统的皮带运输系统的运输情况进行监控需要大量的人力资源才能够完成，但是利用皮带运输能耗管理系统能够实现自动化、数字化的管理。比如某矿产企业在皮带运输启动前，在几个关键地点安装摄像头，观察皮带上煤的情况，并且结合皮带运输管理，将没有被摄像头到的位置进行了全面的监控。

3.2 实现对煤矿全方位的管理

在皮带运输能耗管理系统中存在两种不同的狀态，分别为停机状态和待机状态，前者是指系统内的所有设备完全停机；后者是指虽然设备完全停机，但是仍处于随时可以启动的状态，此时设备中的电气部分处在待机状态。待机状态是针对在皮条上没有煤或者暂时不需要运煤的情况，因为煤矿本身的特殊性需要不间断的运行皮带，而待机状态能够最大程度降低皮带在空载状态中消耗的能耗。比如某矿山企业，就对企业使用的运输能耗管理系统进行设置，安装相应的通讯广播设备，在皮带待机过程中定时进行预警，同时矿山工人，不要进入，随时可能会启动，避免事故发生的同时，也加强了矿山的管理和应用。

3.3 运输管理系统的控制方式

皮带运输能耗管理系统通过以太网通讯接口对皮带运输线进行完整的控制，并且对运输过程中出现的故障和状况以警报信息的方式反映给管理人员，具有三种不同的控制方式，分别为就地控制、集中控制和检修控制。在这三种控制下面对时设备整体展开全面的控制。此外，因为考虑到煤矿现场情况具有一定的特殊性，某矿产企业活用管理系统中的屏蔽功能，在面对皮带保护传感器发生故障的时候，将发生故障的传感器屏蔽，进一步减少了因为故障而停机的时间，全面提升煤矿运输的效率。

3.4 系统具有的其他保护功能

除此之外，皮带运输能耗管理系统还能够减少皮带机在空载或者轻载时不必要的机械损耗，做到有煤开车，无煤停车，根据皮带运输中的特殊情况，实现自动化控制，让系统更加智能化并且对皮带的运行速度进行全面的保护、平衡运行使用功率等多样化的功能。其中运输能耗管理还实现了汉字显示和语音报警的功能，比如，某矿山企业在皮带运输管理系统中加入了液晶显示屏，将管理系统中的警报信息，通过显示屏实现汉字显示，提醒周围的开采工作人员，并且辅助语音警报系统，实现音像结合的报警方式。

4 总结

综上所述，现阶段矿山开发过程中使用的皮带运输机的消耗能源过大，在使用皮带运输能耗管理系统后，利用管理系统中的相关功能，解决皮带机能耗问题，从根本上降低皮带机整体损耗，提高皮带机工作效率的同时，也相对延长了皮带机的工作时间，通过减少设备的维修时间，提高设备的生产效率，并且带动矿产企业的经济效率发展，应该对皮带运输能耗管理系统进行全面的推广，以此完善国家的矿山的开采功能。

【参考文献】

[1]马元青，陈丕军.浅谈煤矿井下皮带运输中PLC的应用[J]. 机械管理开发，2015，30（09）：86-87+125.

[2]付合营.矿山皮带运输能耗管理系统的研究[J].煤炭与化工，2014，37（04）：93-95+99.

[3]孟玲玲，王振翀，周俊超.基于能耗均衡的矿井皮带无线传感器网络构建[J].电子设计工程，2010，18（03）：116-118.endprint