智能調(diào)速皮帶裝置的應(yīng)用

劉宇新 初 靜 張建忠 陳 偉

（1.鐵煤集團(tuán)公司曉明礦選煤廠，遼寧 調(diào)兵山 112700；2.鐵煤集團(tuán)東辰煤炭公司，山西 呂梁033000；3.鐵煤集團(tuán)公司生產(chǎn)技術(shù)部，遼寧 調(diào)兵山 112700）

0 前言

在安有在線測灰儀的洗中塊皮帶上安裝傳感器，測量皮帶上煤層的厚度，根據(jù)測量皮帶輸送機(jī)上煤層的厚度，通過皮帶變頻器隨時(shí)調(diào)整皮帶的轉(zhuǎn)速，煤量小皮帶變慢，煤層的厚度就增大，從而保證煤層厚度穩(wěn)定，滿足了在線測灰儀對(duì)質(zhì)量厚度的測量要求，保證測灰儀只要有煤通過就有測量灰分值顯示。同時(shí)將采集測灰儀輸出的灰分信號(hào)，與測量的煤層厚度進(jìn)行相關(guān)分析，給出“灰分修正值”，為灰分閉環(huán)控制提供可靠的灰分?jǐn)?shù)據(jù)。

1 改造前存在的主要問題

原來安裝在洗中塊膠帶輸送機(jī)上的ZZ-89A型在線式γ射線煤灰分儀，在刮洗或塊煤率較低時(shí)，煤層太薄，測灰儀測不出數(shù)據(jù)或測試結(jié)果不準(zhǔn)確，不能用于跳汰機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)指導(dǎo)洗煤生產(chǎn)。

2 智能調(diào)速皮帶裝置的安裝

曉明礦選煤廠使用的ZZ-89A型在線式γ射線煤灰分儀，安裝在洗中塊膠帶輸送機(jī)上，在跳汰機(jī)處通過LED顯示在線測得的數(shù)據(jù)，用于指導(dǎo)洗煤生產(chǎn)，但在線測灰儀經(jīng)過皮帶的煤層質(zhì)量厚度有要求，如果煤層太薄，測不出數(shù)據(jù)或測試結(jié)果不準(zhǔn)確，近幾年隨著采煤機(jī)械化程度和洗煤入洗比率的提高，洗中塊瞬時(shí)產(chǎn)率降低，即洗中塊膠帶輸送機(jī)上的煤層薄，測灰儀不顯數(shù)，不能指導(dǎo)洗煤生產(chǎn)，為此，研究決定在洗中塊膠帶輸送機(jī)上安裝智能調(diào)速控制裝置，通過智能調(diào)速控制裝置根據(jù)煤層厚度實(shí)時(shí)調(diào)整皮帶的轉(zhuǎn)速，保證煤層厚度的穩(wěn)定，滿足測灰儀的測量要求，同時(shí)與跳汰機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)相連接，實(shí)現(xiàn)灰分閉環(huán)控制，即保證了洗產(chǎn)品質(zhì)量，又提高了洗煤效率。

在洗中塊膠帶輸送機(jī)電動(dòng)滾筒上安裝智能調(diào)速變頻器，使其能根據(jù)膠帶輸送機(jī)上煤層的厚薄調(diào)整皮帶的轉(zhuǎn)速，以此來增加煤層的瞬時(shí)厚度。

2.1 調(diào)速皮帶智能控制系統(tǒng)的功能

調(diào)速皮帶智能控制系統(tǒng)完成兩種功能：

（1）根據(jù)測量皮帶輸送的煤層厚度實(shí)時(shí)調(diào)整皮帶的轉(zhuǎn)速，保證煤層厚度的穩(wěn)定，滿足測灰儀的測量要求。

（2）采集測灰儀輸出的灰分信號(hào)，與測量的煤層厚度進(jìn)行相關(guān)分析，給出“灰分修正值”，為“灰分閉環(huán)控制”提供可靠的灰分?jǐn)?shù)據(jù)。

2.2 控制連接的結(jié)構(gòu)方式

調(diào)速采用變頻器控制。根據(jù)變頻器的特點(diǎn)，采取“就近安裝，遠(yuǎn)方控制”，即變頻器機(jī)柜安放在調(diào)速電機(jī)附近，而控制是由跳汰控制機(jī)柜內(nèi)的專用PLC實(shí)施，避免變頻器對(duì)控制系統(tǒng)的干擾。

為了防止變頻器的損壞影響生產(chǎn)，加設(shè)了“接觸器后備”的控制模式：一旦變頻器發(fā)生故障，可將機(jī)柜內(nèi)變頻器負(fù)荷側(cè)的皮帶電機(jī)接線卸下，接至接觸器的輸出側(cè)，送上接觸器的電源，由變頻機(jī)柜右側(cè)的“起、停”按鈕手動(dòng)控制皮帶電機(jī)起停即可。

2.3 三種控制方式

正常條件下調(diào)速皮帶智能控制系統(tǒng)有三種控制方式：集中控制（自動(dòng)）、本地控制（自動(dòng)）、手動(dòng)控制。三種控制方式都是在“調(diào)速皮帶智能控制系統(tǒng)”機(jī)柜面板上進(jìn)行設(shè)定。其中“手動(dòng)控制”為強(qiáng)制性操作，當(dāng)把開關(guān)切換到“手動(dòng)”位置時(shí)，由人工調(diào)節(jié)機(jī)柜面板上的調(diào)節(jié)旋鈕即可控制皮帶的轉(zhuǎn)速快慢。這樣設(shè)置是為了在緊急條件下現(xiàn)場工人的直觀操作而設(shè)置的。

當(dāng)把“手/自動(dòng)”開關(guān)切換到“自動(dòng)”位置時(shí)，對(duì)應(yīng)著“集中控制”和“本地控制”兩種操作：

（1）當(dāng)開關(guān)位于“集中控制”時(shí)，皮帶由選煤廠集控信號(hào)控制啟、停，運(yùn)行過程中皮帶速度根據(jù)被測煤層的厚度自動(dòng)調(diào)節(jié)。

（2）當(dāng)開關(guān)位于“本地控制”時(shí)，皮帶的控制權(quán)轉(zhuǎn)交到觸摸屏面板的“調(diào)速皮帶智能控制系統(tǒng)”畫面，這時(shí)在觸摸屏左上角的“系統(tǒng)開/?！庇|摸按鈕起到控制調(diào)速皮帶開、停的作用，故稱為“本地控制”。在“本地控制”狀態(tài)下，運(yùn)行過程中的皮帶速度依然根據(jù)被測煤層厚度自動(dòng)調(diào)節(jié)。

在“集中控制”條件下，觸摸屏上的“系統(tǒng)開/?！庇|摸按鈕不起作用，即不能起到控制作用。

在畫面左上角的“系統(tǒng)開/?！庇|摸按鈕旁邊有三個(gè)小長方形指示燈，分別指示遠(yuǎn)方“調(diào)速皮帶智能控制系統(tǒng)”機(jī)柜面板開關(guān)的設(shè)置狀態(tài)。

2.4 “調(diào)速皮帶智能控制系統(tǒng)”畫面

僅有“調(diào)速皮帶/厚度設(shè)定”為設(shè)定值，一般取該值為7cm；其它均為觀察值。畫面中的實(shí)時(shí)曲線部分下部，對(duì)表達(dá)各種測量值的顏色分別進(jìn)行了說明，大致可分成3組：

（1）厚度設(shè)定、厚度實(shí)測、轉(zhuǎn)速反饋，分別表征皮帶運(yùn)輸?shù)拿簩雍穸扰c皮帶轉(zhuǎn)速的相關(guān)關(guān)系。應(yīng)注意的是：厚度設(shè)定、厚度實(shí)測的單位是厘米（cm），而轉(zhuǎn)速反饋的單位是100%×10,為的是與實(shí)時(shí)曲線的共用刻度配合。

（2）灰分設(shè)定、灰分測量、灰分修正、灰分平均是一組相關(guān)數(shù)據(jù)，單位是真實(shí)灰分值。其中“灰分設(shè)定”是在另外其它三個(gè)畫面中設(shè)定的；“灰分測量”測得的是測灰儀輸出的兩分鐘的平均灰分；“灰分修正”是經(jīng)過處理后用于“灰分閉環(huán)控制”的灰分值；“灰分平均”為二十分鐘的灰分平均值。

（3）“二段設(shè)定”曲線的單位是厘米（cm）,是“跳汰機(jī)二段的設(shè)定值/10”，縮小10倍是為了與實(shí)時(shí)曲線的共用刻度相配合，在同一畫面中來比較灰分的變化與二段設(shè)定值的相關(guān)關(guān)系，即體現(xiàn)出“灰分閉環(huán)”的控制作用。

實(shí)時(shí)曲線中的“灰分測量”為測灰儀輸出的兩分鐘的平均值，體現(xiàn)出入洗煤質(zhì)的變化和“給煤/排料/灰分閉環(huán)三重調(diào)節(jié)”的效果；“灰分平均”為二十分鐘的灰分平均值，集中地體現(xiàn)了洗產(chǎn)品質(zhì)量的波動(dòng)范圍。

3 使用效果

此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，不但發(fā)揮了在線測灰儀的作用，而且與跳汰機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)相連接，實(shí)現(xiàn)了洗煤自動(dòng)化的“給煤/排料/灰分閉環(huán)三重調(diào)節(jié)”，取得了良好的效果，即保證了洗產(chǎn)品的質(zhì)量，又提高了洗煤回收率。此項(xiàng)技術(shù)在鐵煤集團(tuán)公司內(nèi)部得到推廣應(yīng)用。

跳汰機(jī)的數(shù)量效率由改造前的96.75%提高到改造后的97.38%，提高了0.63%；改造后矸中含煤指標(biāo)改造前降低了0.95%。

4 效益分析

4.1 效益測算

2012年實(shí)際入洗原煤76.75萬噸，洗選產(chǎn)品理論產(chǎn)率為72.65%，洗煤數(shù)量效率由之前的96.75%，提高到之后,97.38%，洗產(chǎn)品平均售價(jià)為691.69元/噸，則年增加的經(jīng)濟(jì)效益為：

4.2 社會(huì)效益

自從安裝智能調(diào)速皮帶裝置，在線測灰儀從分發(fā)揮了作用，時(shí)時(shí)起到指導(dǎo)洗煤生產(chǎn)的作用，使產(chǎn)品質(zhì)量有了保證，尤其是洗中塊成為整個(gè)集團(tuán)公司的拳頭產(chǎn)品，贏來了更多的用戶，為曉明礦增收創(chuàng)效。