煤矿带式输送机煤流节能技术探析

＊赵 鹏

（晋能控股煤业集团机电设备中心 山西 037003）

引言

当前煤矿胶带输送机是散装物料运输的主力军，其具有下几个方面的特点：第一，生产效率高；第二，维护方便；第三，结构简单；第四，运输可靠；第五，自动化程度高等。主要有如下几个单元组成：第一，制动装置；第二，张紧装置；第三，传动装置；第四，输送胶带等。在动力方面由三向异步电动机给胶带输送机提供动力，由此可以看出只有发动机高效的运行，才可以保证胶带输送机有效地工作。在井下煤矿工作条件比较复杂，可是胶带输送机在运煤的过程中，不能保证匀速的工作，同时也会出现设备过载的现象，从而导致电机工作效率低下，最终引发电量浪费。带式输送机在节能方面可以采取如下两个方面的措施：其一，保证胶带输送机电机平稳控制，可以大大节约开启时间，避免不必要的过载现象。其二，使得胶带输送机能够实现多电机功率，从而能够有效地避免损耗。本文探究煤矿胶带输送机节能技术，必须以胶带输送机参数与节能控制为依据，这样可以开发出一套胶带输送机节能控制性，不仅可以有效地提高胶带输送机的安全性，而且保持其高效性。

1.胶带输送机主要参数及节能控制结构

（1）胶带输送机主要参数。通常胶带输送长度在200mm到1340mm范围内，相应的胶带强度为2500N/m，对应的带宽达到1200mm额定运量为800t/h，倾角范围为0到20°之间，电机转速取值为1480r/min，功率取值为250kW，电压取值为1140V，选用的驱动形式为机头驱动。

（2）选用节能控制结构。一般需要对胶带输送机节能效果进行充分考虑，从而可以有效地调节胶带输送机的带速与运量，如图1所示。一般情况下，可以使用胶带秤称重煤流量，将该参数当做控制电机功率的关键。

图1 胶带输送机节能控制技术

2.胶带输送机煤流节能控制

由于煤矿工况条件相对复杂，因此对胶带输送系统煤流节能进行控制时，必须考虑设备的安全性，从而可实现较好的保护功能。在进行设计时，需要充分考虑胶带输送机的主要参数以及节能控制结构，这样能够对胶带输送系统进行较好地控制，其包括三个方面：其一，监控层，借助工业以太网与上位机进行控制，上位机能够有效地监测胶带机的运行状态，通常对如下几个方面的信号进行监测：第一，信号故障；第二，变频器的工作状态；第三，电路信号。其二，控制层，通过PLC控制，在对输入与输出信号进行控制，能够有效地检测设备的运行装填。其三，执行层，包括变频器驱动电机。

(1)监控系统主要功能

该系统借助现场总线实现信号的传输，其具有如下特点：①全开放；②全数字；③全分散。在硬件方面包括各个环节比如：编程器、执行器、变送器以及相应的传感器等，它们具有交互性、本质安全性以及相应的交互操作性等特点。进而可以看出该系统特点为：便于维护、可靠性高、结构简单等。

系统功能：①控制功能。通常该系统控制功能模式包括如下几种：第一，就地手动控制功能模式；第二，地面单机控制功能模式；第三，井下集中控制功能模式；第四，地面集中控制功能模式。②保护功能。其能够实现如下几个功能：沿线急停止闭锁、纠偏保护、速度保护、烟雾保护以及相应的超温洒水功能。③故障屏蔽功能。能够对设备的运行参数进行调整，从而能够有效地避免故障问题。④显示功能。在显示屏上面可以显示参数的历史曲线、实时曲线以及动态值等。主要包括如下几个方面的参数诸如：胶带机故障类型、传感器工作状态、电压与电流参数等。⑤安全功能。给不同的工作人员设置相应的权限，这样可以有效地保证信息不被泄漏。⑥语音功能，实现实时通话。⑦可以实现对历史数据的查询。

该系统选用S7-300 PLC以此实现对系统的通讯与控制，与此同时可以上传信息与数据，从而可以实现胶带机输送无人看守的目的。

胶带输送机监控系统结构如图2所示。

图2 胶带输送机监控系统结构

(2)PLC程序实现

系统设置有保护以及监控功能，该胶带输送机设置有如下几个单元对胶带输送机进行保护，诸如：第一，电机轴检测；第二，减速机温度监控；第三，电机温度监控等。地面装置设置有远程控制装置，从而可以对胶带机实施远程控制，图3表示相应的监控系统主程序流程。

图3 监控系统的主程序流程

依据不同的控制方式，可以启动对应的程序。假如系统需要实现启车功能时，系统能够对故障流程进行监测，从而能够有效地保证胶带机的安全运行。

3.系统硬件及软件设计

（1）硬件设计。硬件系统包括如下几个方面：第一，可编程控制器；第二，采集控制器；第三，其他设备。图4表示相应的监控系统硬件单元。

图4 监控系统硬件结构

①可编程控制器。选用S7-300 PLC控制器，其具有如下特点：第一，结构简单；第二，处理速度快；第三，兼容性好；第四，可编程能力强。该控制器包括如下几个子控制单元：其一，通信处理单元；其二，CPU单元；其三，电源单元。

②信号采集控制单元。该单元选用KTC101控制器，这样可以有效地优化信息发送，同时可以实现信号的预处理与采集。经过汇总发现该单元的数据类型包括如下几种：第一，过载数据；第二，速度数据；第三，电流数据；第四，温度数据；第五，烟雾数据等。

（2）软件设计。在设计软件时，可以优化设计如下子程序：综合保护程序、界面监控界面、变频器软件等，该程序执行单元选用PLC控制。

①综合保护程序设计。保护程序的设计需要选用S7-300 PLC控制器+KT10型综合保护控制器。经过分析系统发现，图5表示相应的综合保护控制流程图。其中，V1表示相应的驱动滚筒速度，V2表示相应的输送机速度。该保护程序功能如下：其一，洒水；其二，烟雾；其三，打滑；其四，跑偏；其五，温度等。

图5 综合保护控制流程

②监控界面设计。所能够实现的功能如下所示：其一，可以实现远程控制设备的运行情况；其二，对胶带机的转速进行控制；第三，对设备的信息进行控制。

4.结论

在分析胶带输送机与节能控制单元的基础上，设计出能够满足胶带输送机控制的煤节流控制系统，其包括如下几个部分：胶带输送机监控系统、故障监控单元、软硬件控制单元等。从而可以为矿井安全节能运输提供参考。