韓文麗

（西山煤電集團(tuán)公司官地煤礦， 山西 太原 030022）

引言

帶式輸送機(jī)是一種依靠輸送帶和驅(qū)動(dòng)滾筒間的摩擦力帶動(dòng)輸送帶運(yùn)行的機(jī)械設(shè)備，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)輸量大、經(jīng)濟(jì)性好的優(yōu)點(diǎn)，是煤礦井下物料運(yùn)輸?shù)暮诵难b備。隨著輸送機(jī)不斷向著高帶速、長(zhǎng)距離、大運(yùn)量方向發(fā)展，輸送機(jī)在運(yùn)行時(shí)暴露出帶速無(wú)法根據(jù)實(shí)際運(yùn)量進(jìn)行調(diào)整、易打滑、易跑偏的問(wèn)題，嚴(yán)重影響了井下物料輸送的經(jīng)濟(jì)性和安全性。本文分析一種新的礦用帶式輸送機(jī)綜合運(yùn)行控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用了集成控制的模式，通過(guò)超聲波傳感器對(duì)落煤量進(jìn)行監(jiān)測(cè)并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果調(diào)整輸送機(jī)的運(yùn)行帶速，實(shí)現(xiàn)了輸送機(jī)在不同運(yùn)量下的經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行，同時(shí)通過(guò)設(shè)置各類(lèi)傳感器對(duì)輸送帶運(yùn)行時(shí)的帶速、張緊力等進(jìn)行監(jiān)控、調(diào)節(jié)，可確保輸送機(jī)運(yùn)行時(shí)的安全性。

1 輸送機(jī)綜合運(yùn)行控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

根據(jù)多級(jí)帶式輸送機(jī)聯(lián)動(dòng)運(yùn)行要求和煤量匹配運(yùn)行需求，新的帶式輸送機(jī)綜合運(yùn)行控制系統(tǒng)應(yīng)能夠滿(mǎn)足在各種工況下對(duì)煤量檢測(cè)、輸送機(jī)帶速調(diào)整、輸送機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)的需求，應(yīng)具備高度智能化和簡(jiǎn)易化控制需求，該輸送機(jī)綜合運(yùn)行控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1 所示[1]。

監(jiān)測(cè)傳感器設(shè)備主要用于對(duì)輸送機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的煤量、帶速、驅(qū)動(dòng)電流、電壓等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，為綜合控制系統(tǒng)的調(diào)整提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息，是整個(gè)控制系統(tǒng)的“眼睛”。PLC 控制中心用于對(duì)傳感器監(jiān)測(cè)的各類(lèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，輸出控制指令，確保整個(gè)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，是整個(gè)控制系統(tǒng)的“大腦”。變頻控制器在接收到控制中心傳輸?shù)目刂浦噶詈髮?duì)輸出的電壓和電流進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的調(diào)整，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)輸送機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的控制。

圖1 帶式輸送機(jī)綜合運(yùn)行控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

煤量監(jiān)測(cè)裝置為該運(yùn)行控制系統(tǒng)的核心，用于對(duì)落煤點(diǎn)的落煤量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，為輸送帶的帶速調(diào)整提供依據(jù)。傳統(tǒng)的利用稱(chēng)重儀表作為煤量監(jiān)測(cè)的方案安裝步驟繁瑣、監(jiān)測(cè)精度低、受落煤時(shí)的沖擊大，因此無(wú)法滿(mǎn)足長(zhǎng)期穩(wěn)定的監(jiān)測(cè)控制需求。經(jīng)過(guò)對(duì)多種監(jiān)測(cè)方式的對(duì)比，最終選擇了超聲波監(jiān)測(cè)方案，利用超聲波的多點(diǎn)監(jiān)測(cè)技術(shù)[2]，實(shí)現(xiàn)對(duì)落煤點(diǎn)處落煤量的精確監(jiān)控，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，監(jiān)測(cè)精度高，使用壽命長(zhǎng)。

該控制系統(tǒng)采用了負(fù)反饋調(diào)節(jié)控制模式[3]，超聲波傳感器對(duì)輸送帶上的煤量情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，速度傳感器對(duì)各輸送帶的運(yùn)行帶速進(jìn)行監(jiān)控，PLC 控制中心對(duì)該煤量下的匹配帶速進(jìn)行分析，若當(dāng)前帶速滿(mǎn)足節(jié)能帶速需求則不進(jìn)行調(diào)整，若不滿(mǎn)足節(jié)能帶速需求，則輸出調(diào)節(jié)信號(hào)調(diào)整對(duì)應(yīng)輸送機(jī)的變頻器輸出信號(hào)，對(duì)輸送機(jī)的運(yùn)行帶速進(jìn)行調(diào)整。系統(tǒng)持續(xù)的對(duì)輸送機(jī)帶速和煤量匹配情況進(jìn)行監(jiān)控、調(diào)整，確保輸送機(jī)在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中安全穩(wěn)定。

2 控制系統(tǒng)硬件布置結(jié)構(gòu)

各類(lèi)傳感器設(shè)備是帶式輸送機(jī)綜合運(yùn)行控制系統(tǒng)的核心，其選型和布置位置的合理性直接關(guān)系到輸送機(jī)綜合運(yùn)行控制系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性，該控制系統(tǒng)的傳感器設(shè)備主要包括超聲波傳感器、跑偏監(jiān)測(cè)器、防滑監(jiān)測(cè)器、速度傳感器、溫度傳感器等，各類(lèi)傳感器的布置結(jié)構(gòu)如圖2 所示[4]。

超聲波傳感器布置在輸送機(jī)的落煤點(diǎn)，主要是利用聲波對(duì)煤量情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，為了確保使用穩(wěn)定性，所選擇的超聲波傳感器為UM30-2 傳感器。

圖2 綜合運(yùn)行控制系統(tǒng)傳感器布置結(jié)構(gòu)示意圖

當(dāng)輸送機(jī)的帶速突變或者張緊量不足時(shí)會(huì)導(dǎo)致輸送帶和驅(qū)動(dòng)滾筒間的摩擦力不足，一旦發(fā)生打滑會(huì)導(dǎo)致輸送帶磨損加劇，嚴(yán)重影響輸送帶的使用壽命。系統(tǒng)的打滑保護(hù)是將輸送帶的張力傳感器設(shè)置在輸送帶上，一旦張力不足將發(fā)出控制信號(hào)傳遞給控制中心控制調(diào)整輸送帶的張緊力。

輸送帶發(fā)生跑偏后會(huì)導(dǎo)致撒料，輸送帶磨損加劇等，在該綜合運(yùn)行控制系統(tǒng)中，在輸送帶的兩側(cè)設(shè)置了防跑偏觸桿，一旦輸送帶發(fā)生跑偏，系統(tǒng)將發(fā)出調(diào)節(jié)指令，通過(guò)調(diào)整輸送帶的運(yùn)行帶速和張緊力來(lái)對(duì)跑偏進(jìn)行校正，確保輸送帶運(yùn)行的穩(wěn)定性。

對(duì)輸送帶運(yùn)行速度的調(diào)節(jié)是該綜合控制系統(tǒng)的核心。本文選擇GSG8 型光電式速度傳感器，其采用光電碼盤(pán)計(jì)速方式，使傳感器緊貼輸送帶實(shí)現(xiàn)對(duì)輸送帶運(yùn)行帶速的精確監(jiān)控。溫度傳感器主要是對(duì)輸送機(jī)周?chē)沫h(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，避免發(fā)生火災(zāi)導(dǎo)致安全生產(chǎn)事故，傳感器可選擇PT-100 型熱敏電阻傳感器，監(jiān)測(cè)精度高，可靠性好。

3 輸送機(jī)綜合運(yùn)行控制系統(tǒng)應(yīng)用效果

目前該輸送機(jī)綜合運(yùn)行控制系統(tǒng)已經(jīng)在多個(gè)煤礦廣泛應(yīng)用，控制系統(tǒng)界面如圖3 所示。

通過(guò)實(shí)際應(yīng)用，該綜合運(yùn)行控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)輸送機(jī)運(yùn)行過(guò)程中煤量-帶速自動(dòng)匹配、輸送機(jī)張緊力自動(dòng)調(diào)整、跑偏后的自動(dòng)調(diào)整等。輸送機(jī)在運(yùn)行時(shí)的耗電量比優(yōu)化前降低了13.6%，運(yùn)行時(shí)的平均帶速比優(yōu)化前降低了16.3%，而且輸送機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中的跑偏、打滑故障比優(yōu)化前降低了89.2%，顯著地提升了輸送機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和可靠性。

圖3 綜合運(yùn)行控制系統(tǒng)界面示意圖

4 結(jié)論

1）帶式輸送機(jī)綜合運(yùn)行控制系統(tǒng)能夠滿(mǎn)足在各種工況下對(duì)煤量檢測(cè)、輸送機(jī)帶速調(diào)整、輸送機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)的需求，具備高度智能化。系統(tǒng)采用了負(fù)反饋調(diào)節(jié)控制模式能夠?qū)斔蜋C(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，確保了運(yùn)行安全性。

2）輸送機(jī)通過(guò)各類(lèi)傳感器設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)輸送機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控，一旦出現(xiàn)打滑、跑偏等異常，系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)帶速和張緊量進(jìn)行調(diào)整，從而及時(shí)消除打滑和跑偏異常。

3）采用新系統(tǒng)后，輸送機(jī)在運(yùn)行時(shí)的耗電量比優(yōu)化前降低了13.6%，運(yùn)行時(shí)的平均帶速比優(yōu)化前降低了16.3%，而且輸送機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中的跑偏、打滑故障比優(yōu)化前降低了89.2%，控制效果顯著。