煤礦井下皮帶自動化控制系統(tǒng)及其應用

白宏鵬

(山西宏廈第一建設有限責任公司，山西 陽泉 045000)

煤礦井下皮帶自動化技術主要指的是對煤礦井下皮帶進行控制并監(jiān)控的技術，該系統(tǒng)廣泛應用在礦物開采和運輸中。煤礦井下皮帶自動化控制結合現代通信技術，可提升煤礦的生產效益和安全性，保證煤礦作業(yè)順利完成，促進了生產效益的提升。

1 煤礦皮帶自動化控制系統(tǒng)的構成和技術參數

煤礦井下皮帶自動化控制系統(tǒng)主要包括硬件和軟件系統(tǒng)兩部分。其中硬件系統(tǒng)主要包括主站、分站、顯示器、控制器、磁力啟動器、傳輸電纜等組成部件；軟件系統(tǒng)是處理信息的系統(tǒng)。

控制器是整個控制系統(tǒng)中的重要組成部分，在控制系統(tǒng)每條皮帶上都配置有可編程控制箱，總控制臺根據實時分站機組實現監(jiān)控功能。盡管種類很多，但以PLC編程控制器運用最為廣泛，該控制器以組成數據為傳輸網絡來實現規(guī)模功能的管理，通過獲取采集機組的作業(yè)情況來設置控制器，實現信息的有效傳遞。不同的控制系統(tǒng)，裝配和檢測裝置不同。操作者通過顯示器可以掌握系統(tǒng)工況、皮帶參數及運行、裝置運行、故障信息等信息，該控制技術的參數主要包括額定輸入電壓、直流工作電壓、工控屏工作電壓、聲光語音箱工作電壓、傳輸信號的方式和速率、輸入和輸出信號等，這些都是主要的系統(tǒng)設備的參數，應該根據實際生產情況來確定。

2 皮帶自動化控制系統(tǒng)的特征

2.1 可以實現自動化控制

工作人員可在工作站進行信息自動化管理，以及遠程訪問管理設備，及時對各分站機采集數據進行控制和處理。作為一種系統(tǒng)結構，網絡實時監(jiān)控具備生產監(jiān)控功能，在生產運行的各環(huán)節(jié)都能實時采集、傳輸和打印數據，結合工業(yè)電視系統(tǒng)監(jiān)視安全圖像對井下皮帶運輸系統(tǒng)進行遠程控制，為設備和人員提供安全保障，使生產管理和自動化控制等系統(tǒng)之間的數據實現共享。

2.2 對故障進行有效的診斷

皮帶自動化控制系統(tǒng)中，很多設備具有自我檢測功能(比如：系統(tǒng)網絡、傳感設備等)，皮帶自動化控制系統(tǒng)在運行過程中可以自動檢測系統(tǒng)是否出現網絡斷線、控制模塊故障等問題，發(fā)現問題將發(fā)出警報。

2.3 全分布式的系統(tǒng)結構

皮帶自動化控制系統(tǒng)主要控制地面和井下作業(yè)，其主機和各分機聯(lián)系緊密卻又不彼此干擾，安全性較高，簡言之，若皮帶自動化控制系統(tǒng)地上部分發(fā)生故障，其井下部分并不會受到影響，系統(tǒng)運行正常。

2.4 人性化的操作

系統(tǒng)的控制界面設置合理，操作人性化，模擬場景和實際運行場景具有非常高的相似度，生動形象的畫面顯示，便于操作人員對其進行識別和控制。系統(tǒng)設置功能齊全，還會顯示和報告檢測的運行工況的數據和故障等情況。

2.5 運行成本相對較低

因為煤礦井下皮帶機控制系統(tǒng)具有遠程分布控制的功能，機組的布線減少可使企業(yè)降低成本，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行，同時其良好的擴展性，還可更改軟件系統(tǒng)，功能之間容易調節(jié)，使重新設計的工作量減少。另外具有可靠性的綜合系統(tǒng)，還可檢測故障，使系統(tǒng)出現故障的可能性及維護的費用降低。因為系統(tǒng)具有擴展及其維護的便利性，所以時間不會對其節(jié)點的增加造成影響，還可以修改中控室的在線程序，減少了維護的工作量，同時提升了可靠性。

3 皮帶自動化控制系統(tǒng)的功能

3.1 控制功能

煤礦開采企業(yè)可利用皮帶自動化控制系統(tǒng)控制井下皮帶運輸速度，也可采用手動控制。若皮帶運輸機在運行過程中發(fā)生故障，在皮帶自動化控制系統(tǒng)作用下皮帶運輸機將停止運行，同時其故障信息將傳輸給控制中心，在工作人員妥善處理此故障之后，才可重新運轉，保證皮帶運輸機運行安全性及穩(wěn)定性。工作人員可提前編制自動化控制系統(tǒng)，實時查看控制中心接收到的各種信息，實現井下運輸設備運行情況控制。

3.2 保護功能

自動化控制系統(tǒng)對皮帶運輸機的保護作用主要表現在以下幾方面：首先，故障保護。研究發(fā)現，皮帶運輸機皮帶運輸距離較大的情況下，其發(fā)生故障幾率較高，因而需在皮帶運輸線路中配置必要的保護開關，從而通過識別技術識別皮帶運輸機故障位置及故障原因等，有效提升工作人員維護效率；其次，溫度保護。任何設備在運行過程中都將產生一定熱量，而皮帶運輸機在運行過程中將產生大量熱能，若電機溫度過高，則可能發(fā)生故障，影響皮帶運輸機運行穩(wěn)定性。因而，可通過在皮帶運輸機電機中設置熱電阻方式，實時監(jiān)測電機溫度，工作人員在發(fā)現皮帶運輸機電機溫度過高時，可及時停機進行處理，從而延長皮帶運輸機使用壽命；最后，電流保護。通過皮帶輸送機的電流需控制在一定范圍，若通過電機電流過大，則其可能被燒毀，因而可通過在皮帶自動化控制系統(tǒng)設置電流變送器這一方式，使工作人員可實時觀察通過電機的電流大小，如果額定電流小于監(jiān)測電流，就應該及時停機采取相應的處理措施對電機進行保護。

4 影響皮帶運輸效率的原因及解決措施

因為人員管理和設備后續(xù)維修不到位，導致皮帶不時出現跑偏和撒煤現象，對皮帶的正常運轉造成嚴重影響。

在日常生活中因皮帶輸送機不到位的維護會出現跑偏、撒煤、打滑等現象，導致皮帶磨損嚴重，出現嚴重的撒煤情況，使工人的勞動強度加大，為了從根本上杜絕這些問題，需要做到以下幾點：

(1)從皮帶機安裝環(huán)節(jié)就應該認真對待，嚴格按照相關安裝和驗收標準進行安裝和試運行，不符合標準的部分拆除重新調整，直到其達到相關標準要求。

(2)在檢修皮帶時間段對其做好正常的檢修和維護。在正常檢修輸送帶時，首先應該保證該設備所有的滾筒和托輥都能不受任何卡阻地靈活轉動，同時在皮帶機合適的漲緊度的基礎上調整皮帶跑偏撒煤的地方。在調整的時候，應該確定是因皮帶托輥位置不合理還是因皮帶架子發(fā)生歪斜而導致皮帶托輥不正而導致皮帶出現跑偏撒煤情況。由于長期運行的皮帶機在生產中會因為部分安裝皮帶機架子的地板下陷或鼓起或裝煤不正而導致架子產生歪斜，而使皮帶跑偏，因此針對這種現象應及時調整皮帶架子，使其保持處于一條直線。

(3)必須保證每部皮帶機尾落煤點和兩部皮帶之間搭接點位置正確，因為只有煤在皮帶中央下落，皮帶才會沿著中心線運行，如果落煤點偏離，該段皮帶也會在煤的重力影響下跑向皮帶架中心，導致無煤的地方跑偏。因此可以在每個落煤點設置一個導煤槽(上寬下窄)，使皮帶中部始終和導煤槽下部窄口相對，使上級皮帶煤在上級皮帶發(fā)生任何狀況下都能在下級皮帶中心下落。

(4)對皮帶打滑問題的處理。皮帶在運行的過程中還會出現打滑情況，主要包括以下幾種情況：①皮帶突然之間增加了煤量，這時只需要把皮帶略微漲緊，直到皮帶不打滑便可解決；②皮帶主副滾筒膠皮出現嚴重的磨損情況，無法向皮帶提供其所需的摩擦力，使皮帶出現打滑情況，出現這種情況應該及時更換皮帶主副滾筒；③皮帶底跌落大塊的煤矸石或皮帶架把皮帶卡住，如果皮帶出現打滑的情況首先應該對皮帶是否出現這種現象進行檢查，不然強行把皮帶打開會撕扯壞皮帶，可能會造成較大的經濟損失，并且對礦井的正常運行造成影響。

5 結語

綜上所述，煤礦井下皮帶自動化控制系統(tǒng)作為重要的煤礦開采的設備系統(tǒng)，可提升煤礦生產的高效性和安全性，而且隨著煤炭產業(yè)的快速發(fā)展，煤礦井下自動化作業(yè)也是必然發(fā)展趨勢，從而提升系統(tǒng)生產運輸效率和煤礦井下作業(yè)技術水平，為煤炭產業(yè)的進一步發(fā)展奠定堅實的基礎。