煤矿主斜井胶带输送机自动配煤系统

苏斌

摘  要：工作面采用直接搭接主斜井胶带机的方式进行原煤运输。110207工作面产煤通过缓冲煤仓下面配备一台给煤机来完成原煤运输工作。两面同时开采时主运输胶带的运煤量有时达不到额定载荷，有时又会严重超过额定载荷，造成撒煤严重、变频器高温运行、胶带机重载停机等现象，影响设备安全、稳定可靠运行，需采取方式予以解决。

关键词：枣泉煤矿;西翼采区;胶带机;给煤机

中图分类号： TD76   文献标志码：A

1 实施背景

西翼采区主斜井胶带机型号DTL140/180/2×1850，驱动方式为双驱双置型变频驱动（1∶1），安装长度1 375 m，提升高度402 m，倾角17°，输送能力1 800 t/h，带速0～5.8 m/s。胶带长2 780 m，带宽1 400 mm，带强4 500 n/mm，硫化制作胶带接头13个。

针对主运输运煤量时高时低，且最大运量为1 800 t/h，而110204工作面最大运输量为2 500 t/h，110207工作面最大运输量为2 500 t/h，人工不能实现合理均匀配煤，容易发生重载停机、皮带跑偏等现象，主运胶带输送机不能发挥最大效能的现状，设计开发了主斜井胶带输送机自动配煤系统。

重点设计开发井下复杂条件下实时监测主运输胶带机电机的电流，并采集其他传感器（煤位计）参数，通过PLC优化运算后对给煤机进行变频调速。实现+960 m给煤机（110207工作面煤仓）自动控制、主运输自动配煤。通过控制+960 m给煤机与110204工作面胶带输送机的运煤量来共同达到主运胶带机的额定运量，提高皮带运输的安全性和可靠性，提高矿井的自动化程度，为实现主运输系统安全、高效、可靠地运行提供保障。

2 实施内容

2.1 技术方案

在西井主驱集控室安装一套电子流量仪，电子流量仪连接110204胶带输送机天工控机的一组联锁点及+960 m给煤机控制电源开关，它实时监测主井胶带输送机电机电流，当电流达到设定值480 A时，电子流量仪开始报警，当电流达到设定值550 A时，自动停止110204机巷胶带机及+960 m给煤机，如图1所示。

智能流量积算仪工作原理：主要是将模拟量转换为开关量。模拟量取自高压柜的功率变送器的值。流量仪接入110204胶带机集控启车的准备就绪点[1]。1）当主驱电机电流达到480 A时，电子流量仪显示数值1100，开始报警。2）当主驱电机电流达到550 A时，电子流量仪显示数值1250，同时，流量仪开关量节点断开，110204胶带机停止运行。

选用一套高性能矿用防爆变频器（型号JX-G），经PLC（S7-300PLC）内部调制后给出0～50 Hz标准输出信号至变频器。PLC监测主井皮带实际运行电流，调制变频器20 Hz～50 Hz，实现给煤机电机转速的变频调节，控制给煤机的给煤量，当仓位过高时，提高电机的转速，防止满仓停机影响工作面生产。当仓位过低时，降低电机转速或停止，防止缓冲仓放空仓。最终使主运输胶带机的煤流量稳定，其符合主运胶带输送机的额定量。

2.2 技术原理

2.2.1 当110204工作面未出煤，110207工作面出煤时

设置变频器为50 Hz;在煤位控制方面，选用料位计与甲带给煤机进行配合使用。料位计是利用“雷达”原理来测量煤位，与煤并不接触，它可以将原煤缓冲仓的煤位控制在合理的高度，降低块煤在进仓过程中的落差，保证块煤率。

根据料位计所检测的仓位的高低，对仓位进行分区，将原煤缓冲仓分为4个区域，如图2所示，设计一套自动控制系统，利用变频器控制给煤机给煤速度，可以根据仓位情况，最大限度地提高块煤率。

当煤仓储量为85%以上时，设置频率为50 Hz，高速放仓，防止放仓不及时漏斗、煤仓堵住。

当煤仓储量为40%～85%时，设置频率为35 Hz，中速放仓，确保煤仓料位满足生产需求。

当煤仓储量为15%～40%时，设置频率为15 Hz，低速放仓，确保煤仓料位满足生产需求。

当煤仓储量为15%以下时停止放仓，防止空倉损坏给煤机甲带。

2.2.2 110204工作面与110207工作面同时产煤时

当主驱电流达到设定值550 A时，自动停止110204胶带输送机及+960给煤机的运行。

当主驱电流达到520 A时，设置给煤机变频器频率20 Hz。

当主驱电流达到500 A时，设置给煤机变频器频率25 Hz。

当主驱电流达到480 A时，电子流量仪开始报警，设置给煤机变频器频率30 Hz。

当主驱电流达到450 A时，设置给煤机变频器频率35 Hz。

主驱电流达到420 A时，设置给煤机变频器频率40 Hz。

主驱电流达到400 A时，设置给煤机变频器频率45 Hz。

主驱电流达到380 A时，设置给煤机变频器频率50 Hz。

2.2.3  当110204工作面出煤，110207工作面未出煤时

根据智能电子流量积算仪显示数值，调整110204工作面胶带机运行状态，以满足西主斜井胶带机连续运转。

2.2.4 合理的设备运行温度控制

针对胶带机变频器在长期高负荷运行过程中易产生高温，导致变频器元器件损坏或较大及重载停机现象，采用“开放式通风降温+空调冷却方式”。变频器室内的温度控制在变频器允许的运行环境温度范围内，保证了胶带输送机安全、平稳、可靠的运行[2]。

开放式通风降温：结合变频器结构形式，针对原有的冷却风机进行改装，在每台变频器顶部加装引流装置，收集配电柜工作时向上排出的热气，启动变频器自身排风机，将热量通过风管排出室外，通风和排风起到冷热交换的作用，降低空调的运转负荷，达到降温效果。

具体做法是在机柜上面安装通风管道，风道采用0.5 mm厚的铁皮制成，将变频器产生的热量通过风道直接排放到室外，在风道弯曲段安装分流蝶阀，使得20%的風流回入室内，防止变频器吸风过程中室内气体流量过低产生负压。

空调冷却方式：采用1台（5P）空调进行调节室内温度，利用机房专用空调产生的冷量，通过空气在变频器室内循环，吸收变频器元件运行产生的热量，从而达到降温的目的[3]。

3 项目效益、评价

主运输自动配煤系统可以实时监测西主运胶带输送机运量情况，能够避免因110204工作面和110207工作面同时产煤时，煤量过大导致主运输胶带输送机重载停机。进行诊断和报警，可以大大提高设备的维护质量，最大限度地减少恶性事件的发生，尽可能地减少故障的出现，增加了主运输胶带输送机的安全可靠性，保证2个工作面协调开采，生产顺利进行。

3.1 社会效益

社会效益包括4点。1）通过控制+960m给煤机与110204工作面胶带输送机的运煤量来共同达到主运胶带机的额定运量，避免了主运皮带实时煤量过小达不到额定负荷的现象，提高了皮带运输的效率、安全性和可靠性，提高了矿井的自动化程度，为实现主运输系统安全、高效、可靠的运行提供保障。2）最大限度地提高主运输系统块煤率。3）集控远程操作，杜绝了由于通信延时带来的主驱加量、减量及过载的不合理状态。4）有效节约人工劳动强度（由固定岗位改为巡检岗位）。

3.2 经济效益

当发生一次重载停机事故时，影响时间通常为3 h。目前，以西主井胶带输送机每小时运煤量为750 t为计，每吨煤炭价格为400元，直接可节约3×750×400=90万元。

3.3 设备效益

当发生重载停机事故后，对西主斜井胶带机变频启动装置冲击巨大，对西主斜井胶带损伤巨大，设备损坏更换需消耗生产费用，还会因此停机而影响正常生产。

4 项目总结

西主斜井自动配煤系统可实时监测西井主运胶带输送机运量情况，能够避免因110204工作面和110207工作面同时产煤时，煤量过大导致主运输胶带输送机重载停机。实施诊断和报警，可以大大提高设备的维护质量，最大限度地减少恶性事件的发生，尽可能地减少故障的出现，增加了主运输胶带输送机的安全可靠性，保证工作面协调开采，生产顺利进行。

参考文献

[1]周毅. 带式输送机自动化调节系统设计[J]. 现代制造技术与装备， 2018（8）：206，219.

[2]张志强. 带式输送机自动化控制系统的设计和应用[J]. 山东煤炭科技， 2019， 222（2）：163-164，170.

[3]李剑峰. 井下主配煤带式输送机应用创新[J]. 煤矿机械， 2012（5）：152.