厲忠濤

摘要：皮帶機(jī)作為一種帶式輸送機(jī)，具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、輸送能力強(qiáng)及壽命長的優(yōu)點(diǎn)，在煤礦生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。然而，由于傳功功率較低、無功環(huán)流損耗較大且啟動(dòng)電流大，除了給企業(yè)帶來了經(jīng)濟(jì)損失之外，更為重要的是威脅著煤礦的安全生產(chǎn)。在此背景下，實(shí)現(xiàn)煤礦皮帶機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有重要意義。

關(guān)鍵詞：煤礦皮帶機(jī);自動(dòng)化系統(tǒng);設(shè)計(jì)應(yīng)用

帶式輸送裝置在煤礦生產(chǎn)中已得到了廣泛應(yīng)用，但是其啟動(dòng)電流大、傳動(dòng)效率低、功率不平衡、無功環(huán)流損耗大、老化速度快等問題也日益突出，不但給企業(yè)帶來了很大的經(jīng)濟(jì)損耗，同時(shí)對煤礦的安全生產(chǎn)造成了嚴(yán)重的威脅，直接影響煤礦工人的人身安全。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，皮帶機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用也越來越廣泛，不僅能夠有效降低皮帶和液力耦合器的直接磨損和維護(hù)成本，延長皮帶機(jī)使用壽命，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益;還可以提高煤礦生產(chǎn)的穩(wěn)定性和安全性，保障企業(yè)的財(cái)產(chǎn)和員工的人身安全。

一、皮帶機(jī)自動(dòng)化的重要性

礦井皮帶輸送機(jī)系統(tǒng)是原煤輸送是唯一的途徑，是礦井生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，因此它的安全高效運(yùn)行受到很大程度的重視，由于礦井皮帶輸送系統(tǒng)分布廣、信息分散以及控制要求高的特點(diǎn)，隨著礦井生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，以及技術(shù)水平的不斷提高，現(xiàn)代化礦井也需要現(xiàn)代化管理，因此對皮帶輸送系統(tǒng)的控制和管理提出了更高的要求。皮帶輸送機(jī)的自動(dòng)控制的方式，是在整輸送線上新增一套集中控制裝置，在控制室內(nèi)集中操作機(jī)構(gòu)，由一名司機(jī)來完成操作。這不但節(jié)省了大量的司機(jī)人員，也為及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，縮短停產(chǎn)時(shí)間和綜合自動(dòng)化創(chuàng)造了條件。目前，已經(jīng)成為礦井膠帶輸送的主要控制方式。

二、皮帶機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù)及參數(shù)設(shè)定

（一） 皮帶機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù)

煤礦業(yè)中皮帶機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)符合相關(guān)的要求和規(guī)定，主要有《煤礦安全規(guī)程》、《電控設(shè)備·第二部分·裝有電子器件的電控設(shè)備》、《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》、《交流傳動(dòng)礦井提升機(jī)電控設(shè)備技術(shù)條件》、《交流電機(jī)半導(dǎo)體變頻調(diào)速裝置總技術(shù)條件》、現(xiàn)行國家電工委員會(huì)及其他有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、現(xiàn)行國家煤礦局及電工委員會(huì)的其他標(biāo)準(zhǔn)。

（二） 常用參數(shù)及標(biāo)準(zhǔn)

該系統(tǒng)主要有保護(hù)裝置、溫度傳感器、堆煤傳感器、電源箱、速度傳感器、煙霧傳感器和連接器、雙屏蔽強(qiáng)拉力電纜、雙護(hù)套及快速接插件等組成，其主要涉及的技術(shù)參數(shù)及其標(biāo)準(zhǔn)如下：（1）系統(tǒng)額定輸入電壓為AC36 V，電壓偏差波動(dòng)為80%～110%，過流保護(hù)整定電流為1.2 A，防爆溫度標(biāo)志為150℃。（2）煙霧、溫度及速度傳感器為有源器件，其靜態(tài)電流應(yīng)小于210 mA，最大動(dòng)作電流應(yīng)小于230 mA，工作時(shí)額定電壓為12V;其余傳感器為無源器件，最大動(dòng)作電流為5 mA。（3）本安輸出最大電流為DC5 mA，最高開路電壓為DC12 V，最大短路電流為4 mA;本安外部的最大分布電感為2 mH/km，外部最大分布電容為0.2 pF/km。（4）集中控制信號最大電壓為12V，最大電流為0.5 A;繼電器輸出節(jié)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)容量為AC36 V/5 A。

三、皮帶機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

皮帶機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)所采用的變頻器裝置系統(tǒng)主要是起到綜合保護(hù)及控制的作用，該系統(tǒng)能夠利用計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)多臺(tái)控制器的通信。維修人員僅僅需要在屏幕上對運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行詳細(xì)觀察，就能夠快速的分辨出哪里出了問題，就能夠及時(shí)對其進(jìn)行檢修。這樣一來，就大大的提高了檢修效率，且對多個(gè)傳感器進(jìn)行聯(lián)合使用，不僅提高了系統(tǒng)運(yùn)行的安全性及穩(wěn)定性，而且還能夠加強(qiáng)系統(tǒng)故障的報(bào)警機(jī)制。其中最為主要的變頻器裝置的特性表現(xiàn)在以下幾方面：

（一） 變頻啟動(dòng)器

該啟動(dòng)器則主要是對井下多臺(tái)皮帶機(jī)線的運(yùn)行進(jìn)行集中統(tǒng)一的控制，確保皮帶機(jī)線的健康運(yùn)行。

（二）傳感器

該系統(tǒng)的傳感器主要分為速度和跑偏傳感器、煙霧傳感器及堆煤傳感器。其中速度和跑偏傳感器則主要是對輸送機(jī)的速度及路徑進(jìn)行檢測，一旦運(yùn)行的速速及路徑與設(shè)定的速度、路徑相差較遠(yuǎn)，就會(huì)自動(dòng)將故障返回到控制中心，維修人員能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)措施，進(jìn)而對其進(jìn)行調(diào)整，確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行;煙霧傳感器則是對煤礦中的煙霧等隱患進(jìn)行檢測，并做出及時(shí)的判斷及行動(dòng)，通過這種檢測及判斷進(jìn)行保障線路的運(yùn)行安全;堆煤傳感器是指對煤炭的感應(yīng)，多有煤時(shí)則能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行，若沒有煤時(shí)則自動(dòng)停止運(yùn)行，通過此種傳感器的控制，避免出現(xiàn)無煤皮帶機(jī)仍在運(yùn)行的現(xiàn)象，最終實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源及安全運(yùn)行的目的。

（二） 控制電路

該系統(tǒng)電路的核心器件主要是采用單片機(jī)、數(shù)字及PID整定法對電路進(jìn)行控制，完善電路的抗干擾能力，最終實(shí)現(xiàn)電路運(yùn)行的安全、穩(wěn)定及高效。

（三） PLC控制

該系統(tǒng)主要采用的是PLC可控制編程器，采用西門子所開發(fā)的STEP7，這是一種可運(yùn)行在通用微機(jī)中的可控制編程器，能夠在Windows環(huán)境下對語言進(jìn)行編程，是一種可進(jìn)行的相互間的通信。通過該編程控制軟件，除了能夠較為方便的實(shí)現(xiàn)梯形圖及語言形式外，還能夠通過編譯后將轉(zhuǎn)接電纜直接輸入到PLC的內(nèi)存中，對各個(gè)輸出設(shè)備的通斷情況進(jìn)行實(shí)施檢測，并及時(shí)的對其進(jìn)行調(diào)試。在該集中控制系統(tǒng)中主要有三種工作方式，一是在就地方式下，皮帶機(jī)由操作員集中控制手段按鈕，采用PLC對他們進(jìn)行啟停，其保護(hù)均進(jìn)行投入;二是集控方式，皮帶機(jī)則根據(jù)生產(chǎn)工藝流程對程序進(jìn)行集中控制，讓其停止就停止，讓其運(yùn)行就運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制;三是檢修方式，皮帶機(jī)采用手動(dòng)按鈕，利用PLC進(jìn)行分別控制，啟停或者速度均由其控制，確保各個(gè)故障的投入選擇，在顯示屏內(nèi)進(jìn)行有效控制，確保系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。

四、結(jié)束語

在設(shè)計(jì)煤礦重皮帶機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的過程中，要按照一定的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)參數(shù)，結(jié)合煤礦的實(shí)際情況，對控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行設(shè)計(jì);并通過相應(yīng)的試驗(yàn)對系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行改進(jìn)，直至符合要求為止。煤礦重皮帶機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)可以有效解決煤礦生產(chǎn)中出現(xiàn)的一系列問題，提高煤礦的生產(chǎn)效益，保障煤礦的安全生產(chǎn)，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

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（作者單位：黑龍江雞西礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司）