皮带机集中控制系统的优化改造

杨恒

摘  要：潘家窑矿井下带式输送机集中控制系统在安装应用后，因多方面的原因没有能实现真正的无人值守作业。该文针对该煤矿井下集中控制系统中的问题进行了分析，有针对性地提出了优化改造方案，实践应用效果表明：改造后的集中控制系统能实现集中控制的目的，真正实现了井下无人值守。

关键词：带式输送机;集中控制;变频器

中图分类号：TD634    文献标志码：A

0 引言

近年来我国煤炭行业自动化程度越来越高，现代大型高效矿井从井下的综采工作面一直到地面装车站的原煤全程由矿用带式输送机完成运输，除了对带式输送机自身的可靠性提出更高的要求外，也对带式输送机的控制方式提出了新的要求。现在最新的皮带机控制技术是将传统的皮带机综保系统、生产视频监控等全部集成在一起，形成完整的监控网络，能够在地面对井下的多台皮带机实现实时在线监控、自动程控运行、故障报警记录等功能，能够大大提高生产效率、降低吨煤电耗、提高系统可用率，从而提升整个矿井的自动化程度，带来可观的经济效益。

1 问题的提出

潘家窑煤矿井下共有3台皮带机，原先各皮带机均由工人就地操作，且3台皮带“各自为战”，互相之间没有通信，更谈不上联锁保护，没有一个统一的操作平台，现场工人劳动强度大、劳动环境差，整个系统自动化水平低、故障率较高。在2014年也对其进行了智能化集中控制系统的改造，实现了对井下输送机的全面监控和管理。但是在实践应用过程中，因带式输送机自身的强度和技术问题，加之集中控制技术的不完善，在使用过程中需要大量的人员辅助作业，没有实现对皮带输送机的真正无人值守，没有达到减人提效的目的。因此必须对控制系统进行优化改造，提高其性能，实现真正的无人值守。

2 集中控制技术应用过程中存在的问题分析

（1）集中控制系统无统一的规定和数据指标，因生产厂家不同产品的技术含量也不一样。产品无法与煤矿井下的工作现场实现紧密的结合，产品安装试用过程中，无法发挥其全部功能。

（2）皮带输送机的设计不合理，在煤矿井下复杂的环境当中机械故障多，需要安排司机在岗进行处理，无法实现真正的无人值守。

（3）皮带输送机的保护探测装置安装不合理，无法起到保护作用，煤炭中的异物容易划伤皮带，造成皮带机故障，故输送机的运行可靠性和安全性都较差，需要安排司机在岗进行处理。

（4）因安全性问题，必须安排巡查人员定期和不定期的进行巡查，在发现安全事故时能及时地采取处理措施，保证皮带运输机的正常运行。

该矿基于皮带输送机集中控制存在的问题，必须加以相应的优化改造，真正实现无人值守的效果。

3 皮带输送机集中控制系统的优化改造设计

3.1 皮带输送机集中控制系统的现状分析

该矿采用KJ161煤矿胶带运输监控系统，该系统具有以下功能，检测保护功能：设有急停闭锁、打滑、跑偏、断带等多项保护; 控制功能：控制胶带机的起、停;语音通信功能：胶带机沿线语音通信、报警功能、井上、井下联络功能;视频监控功能：配备网络视频摄像机可实现视频监控功能;联网功能：将井下控制、保护信息上传到地面集控中心，并实现地面远程控制。在该煤矿井下3部皮带输送机上安装调试后，该监控系统能对该区域的皮带化实现集中控制，统一开停机。在后期的运行中，除了上述各类常见问题外，还存在着保护动作不灵敏、视频监控不清晰等问题，必须安排专职的司机在岗值守，没有实现最初的减人提效的目的。

3.2 皮带输送机与胶带运输监控系统改进方案分析

煤矿技术人员基于集中控制系统存在的问题，结合井下3台皮带机的工作环境和使用经验，提出了优化改造方案： 1）對皮带输送机机架的薄弱部位进行强度加固处理。2）安装变频器来对系统进行控制。3）安装并调整好保护装置。4）重新设计断带保护装置。5）增加除铁装置保护胶带。6）增设电机、减速器温度控制探头，控制停机。7）更换为高清彩色摄像头，提升视频监控的质量。

3.3 皮带输送机改造方法及效果分析

3.3.1 对皮带输送机的前梁和张紧小车进行加固处理

在该矿井下3台皮带输送机上，前梁是薄弱部位，常发生扭曲导致张紧小车损坏，因此考虑对前梁进行加固处理。具体方案：在前梁处左右各立一个矿用工字钢，工字钢与巷道底板、顶板进行锚杆固定，后再与前梁用卡子固定，这样就可以起到保护作用了。同时针对张紧小车的开焊问题，采用加设筋板、支撑的方式进行加固，提高小车强度。

3.3.2 调整为变频器控制系统

井下3台皮带输送机均采用软启动器，但是在输送机满载运输时启动非常困难，同时对机电设备的冲击载荷大。经研究决定采用矿用交流防爆变频器进行替代。该变频器的使用，有效保障了皮带输送机的启动安全，同时还具有软停车（制动）功能。

3.3.3 调整好保护装置的安装

井下3台皮带输送机的保护设置不合理，试验不规范。煤矿技术人员对保护装置进行了重新的安装。将烟雾保护探头变形安设在驱动滚筒的下风流方向的侧上方，保证该区域为烟雾流经的路径上，可以实现有效保护，防止火灾的发生。

3.3.4 重新设计断带保护装置

井下3台皮带输送机都为上运胶带，坡度都较大，因此这些皮带输送机在作业时存在断带隐患。技术人员重新设计研发了逆止托辊，用来解决上运断带问题。

3.3.5 增加除铁装置保护胶带

矿井的原煤当中有很多的含铁杂物，容易刮擦皮带造成皮带撕裂。撕裂保护装置只能在安装位置检测到皮带撕裂，具有很大的局限性。因此在采煤顺槽皮带上安装除铁装置，可以有效地防止含铁杂物进入皮带机，实现对皮带的保护。

3.3.6 增设电机、减速器温度控制探头

在皮带运输机的电机和减速器位置增加温度传感器，并接入集中控制系统事先预留的接口当中，实现对电机和减速器的温度监测和控制。设定减速器温度超过70 ℃、电机温度超过75 ℃，集中控制系统会进行警示并实现自动停车处理。

3.3.7 更换为高清彩色摄像头

该运输监控系统只有7个摄像头，无法对输送机进行全方面的监控。第一，增加摄像头数量到20个，对重点区域实现全方位监控，将黑白摄像头更换为高清彩色摄像头，增加视频监控的质量，可以方便工作人员在地面调度室内对生产现场进行准确查看，并进行相应的工作安排。

4 结语

该文对我矿井下皮带输送机集中控制系统的现状和存在问题进行了分析，有针对性地提出了优化改造方案。实践应用效果良好，能真正地实现对该区域皮带输送机的集中自动化控制，实现无人值守的目的，同时也实现了公司减人提效的目的，该次改造方案是合理的、成功的。

参考文献

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