煤矿井下皮带自动化控制系统及其应用

白宏鹏

(山西宏厦第一建设有限责任公司，山西 阳泉 045000)

煤矿井下皮带自动化技术主要指的是对煤矿井下皮带进行控制并监控的技术，该系统广泛应用在矿物开采和运输中。煤矿井下皮带自动化控制结合现代通信技术，可提升煤矿的生产效益和安全性，保证煤矿作业顺利完成，促进了生产效益的提升。

1 煤矿皮带自动化控制系统的构成和技术参数

煤矿井下皮带自动化控制系统主要包括硬件和软件系统两部分。其中硬件系统主要包括主站、分站、显示器、控制器、磁力启动器、传输电缆等组成部件；软件系统是处理信息的系统。

控制器是整个控制系统中的重要组成部分，在控制系统每条皮带上都配置有可编程控制箱，总控制台根据实时分站机组实现监控功能。尽管种类很多，但以PLC编程控制器运用最为广泛，该控制器以组成数据为传输网络来实现规模功能的管理，通过获取采集机组的作业情况来设置控制器，实现信息的有效传递。不同的控制系统，装配和检测装置不同。操作者通过显示器可以掌握系统工况、皮带参数及运行、装置运行、故障信息等信息，该控制技术的参数主要包括额定输入电压、直流工作电压、工控屏工作电压、声光语音箱工作电压、传输信号的方式和速率、输入和输出信号等，这些都是主要的系统设备的参数，应该根据实际生产情况来确定。

2 皮带自动化控制系统的特征

2.1 可以实现自动化控制

工作人员可在工作站进行信息自动化管理，以及远程访问管理设备，及时对各分站机采集数据进行控制和处理。作为一种系统结构，网络实时监控具备生产监控功能，在生产运行的各环节都能实时采集、传输和打印数据，结合工业电视系统监视安全图像对井下皮带运输系统进行远程控制，为设备和人员提供安全保障，使生产管理和自动化控制等系统之间的数据实现共享。

2.2 对故障进行有效的诊断

皮带自动化控制系统中，很多设备具有自我检测功能(比如：系统网络、传感设备等)，皮带自动化控制系统在运行过程中可以自动检测系统是否出现网络断线、控制模块故障等问题，发现问题将发出警报。

2.3 全分布式的系统结构

皮带自动化控制系统主要控制地面和井下作业，其主机和各分机联系紧密却又不彼此干扰，安全性较高，简言之，若皮带自动化控制系统地上部分发生故障，其井下部分并不会受到影响，系统运行正常。

2.4 人性化的操作

系统的控制界面设置合理，操作人性化，模拟场景和实际运行场景具有非常高的相似度，生动形象的画面显示，便于操作人员对其进行识别和控制。系统设置功能齐全，还会显示和报告检测的运行工况的数据和故障等情况。

2.5 运行成本相对较低

因为煤矿井下皮带机控制系统具有远程分布控制的功能，机组的布线减少可使企业降低成本，保证系统稳定运行，同时其良好的扩展性，还可更改软件系统，功能之间容易调节，使重新设计的工作量减少。另外具有可靠性的综合系统，还可检测故障，使系统出现故障的可能性及维护的费用降低。因为系统具有扩展及其维护的便利性，所以时间不会对其节点的增加造成影响，还可以修改中控室的在线程序，减少了维护的工作量，同时提升了可靠性。

3 皮带自动化控制系统的功能

3.1 控制功能

煤矿开采企业可利用皮带自动化控制系统控制井下皮带运输速度，也可采用手动控制。若皮带运输机在运行过程中发生故障，在皮带自动化控制系统作用下皮带运输机将停止运行，同时其故障信息将传输给控制中心，在工作人员妥善处理此故障之后，才可重新运转，保证皮带运输机运行安全性及稳定性。工作人员可提前编制自动化控制系统，实时查看控制中心接收到的各种信息，实现井下运输设备运行情况控制。

3.2 保护功能

自动化控制系统对皮带运输机的保护作用主要表现在以下几方面：首先，故障保护。研究发现，皮带运输机皮带运输距离较大的情况下，其发生故障几率较高，因而需在皮带运输线路中配置必要的保护开关，从而通过识别技术识别皮带运输机故障位置及故障原因等，有效提升工作人员维护效率；其次，温度保护。任何设备在运行过程中都将产生一定热量，而皮带运输机在运行过程中将产生大量热能，若电机温度过高，则可能发生故障，影响皮带运输机运行稳定性。因而，可通过在皮带运输机电机中设置热电阻方式，实时监测电机温度，工作人员在发现皮带运输机电机温度过高时，可及时停机进行处理，从而延长皮带运输机使用寿命；最后，电流保护。通过皮带输送机的电流需控制在一定范围，若通过电机电流过大，则其可能被烧毁，因而可通过在皮带自动化控制系统设置电流变送器这一方式，使工作人员可实时观察通过电机的电流大小，如果额定电流小于监测电流，就应该及时停机采取相应的处理措施对电机进行保护。

4 影响皮带运输效率的原因及解决措施

因为人员管理和设备后续维修不到位，导致皮带不时出现跑偏和撒煤现象，对皮带的正常运转造成严重影响。

在日常生活中因皮带输送机不到位的维护会出现跑偏、撒煤、打滑等现象，导致皮带磨损严重，出现严重的撒煤情况，使工人的劳动强度加大，为了从根本上杜绝这些问题，需要做到以下几点：

(1)从皮带机安装环节就应该认真对待，严格按照相关安装和验收标准进行安装和试运行，不符合标准的部分拆除重新调整，直到其达到相关标准要求。

(2)在检修皮带时间段对其做好正常的检修和维护。在正常检修输送带时，首先应该保证该设备所有的滚筒和托辊都能不受任何卡阻地灵活转动，同时在皮带机合适的涨紧度的基础上调整皮带跑偏撒煤的地方。在调整的时候，应该确定是因皮带托辊位置不合理还是因皮带架子发生歪斜而导致皮带托辊不正而导致皮带出现跑偏撒煤情况。由于长期运行的皮带机在生产中会因为部分安装皮带机架子的地板下陷或鼓起或装煤不正而导致架子产生歪斜，而使皮带跑偏，因此针对这种现象应及时调整皮带架子，使其保持处于一条直线。

(3)必须保证每部皮带机尾落煤点和两部皮带之间搭接点位置正确，因为只有煤在皮带中央下落，皮带才会沿着中心线运行，如果落煤点偏离，该段皮带也会在煤的重力影响下跑向皮带架中心，导致无煤的地方跑偏。因此可以在每个落煤点设置一个导煤槽(上宽下窄)，使皮带中部始终和导煤槽下部窄口相对，使上级皮带煤在上级皮带发生任何状况下都能在下级皮带中心下落。

(4)对皮带打滑问题的处理。皮带在运行的过程中还会出现打滑情况，主要包括以下几种情况：①皮带突然之间增加了煤量，这时只需要把皮带略微涨紧，直到皮带不打滑便可解决；②皮带主副滚筒胶皮出现严重的磨损情况，无法向皮带提供其所需的摩擦力，使皮带出现打滑情况，出现这种情况应该及时更换皮带主副滚筒；③皮带底跌落大块的煤矸石或皮带架把皮带卡住，如果皮带出现打滑的情况首先应该对皮带是否出现这种现象进行检查，不然强行把皮带打开会撕扯坏皮带，可能会造成较大的经济损失，并且对矿井的正常运行造成影响。

5 结语

综上所述，煤矿井下皮带自动化控制系统作为重要的煤矿开采的设备系统，可提升煤矿生产的高效性和安全性，而且随着煤炭产业的快速发展，煤矿井下自动化作业也是必然发展趋势，从而提升系统生产运输效率和煤矿井下作业技术水平，为煤炭产业的进一步发展奠定坚实的基础。