＊趙 鵬

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)機(jī)電設(shè)備中心 山西 037003）

引言

當(dāng)前煤礦膠帶輸送機(jī)是散裝物料運(yùn)輸?shù)闹髁?，其具有下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：第一，生產(chǎn)效率高；第二，維護(hù)方便；第三，結(jié)構(gòu)簡單；第四，運(yùn)輸可靠；第五，自動(dòng)化程度高等。主要有如下幾個(gè)單元組成：第一，制動(dòng)裝置；第二，張緊裝置；第三，傳動(dòng)裝置；第四，輸送膠帶等。在動(dòng)力方面由三向異步電動(dòng)機(jī)給膠帶輸送機(jī)提供動(dòng)力，由此可以看出只有發(fā)動(dòng)機(jī)高效的運(yùn)行，才可以保證膠帶輸送機(jī)有效地工作。在井下煤礦工作條件比較復(fù)雜，可是膠帶輸送機(jī)在運(yùn)煤的過程中，不能保證勻速的工作，同時(shí)也會出現(xiàn)設(shè)備過載的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致電機(jī)工作效率低下，最終引發(fā)電量浪費(fèi)。帶式輸送機(jī)在節(jié)能方面可以采取如下兩個(gè)方面的措施：其一，保證膠帶輸送機(jī)電機(jī)平穩(wěn)控制，可以大大節(jié)約開啟時(shí)間，避免不必要的過載現(xiàn)象。其二，使得膠帶輸送機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)多電機(jī)功率，從而能夠有效地避免損耗。本文探究煤礦膠帶輸送機(jī)節(jié)能技術(shù)，必須以膠帶輸送機(jī)參數(shù)與節(jié)能控制為依據(jù)，這樣可以開發(fā)出一套膠帶輸送機(jī)節(jié)能控制性，不僅可以有效地提高膠帶輸送機(jī)的安全性，而且保持其高效性。

1.膠帶輸送機(jī)主要參數(shù)及節(jié)能控制結(jié)構(gòu)

（1）膠帶輸送機(jī)主要參數(shù)。通常膠帶輸送長度在200mm到1340mm范圍內(nèi)，相應(yīng)的膠帶強(qiáng)度為2500N/m，對應(yīng)的帶寬達(dá)到1200mm額定運(yùn)量為800t/h，傾角范圍為0到20°之間，電機(jī)轉(zhuǎn)速取值為1480r/min，功率取值為250kW，電壓取值為1140V，選用的驅(qū)動(dòng)形式為機(jī)頭驅(qū)動(dòng)。

（2）選用節(jié)能控制結(jié)構(gòu)。一般需要對膠帶輸送機(jī)節(jié)能效果進(jìn)行充分考慮，從而可以有效地調(diào)節(jié)膠帶輸送機(jī)的帶速與運(yùn)量，如圖1所示。一般情況下，可以使用膠帶秤稱重煤流量，將該參數(shù)當(dāng)做控制電機(jī)功率的關(guān)鍵。

圖1 膠帶輸送機(jī)節(jié)能控制技術(shù)

2.膠帶輸送機(jī)煤流節(jié)能控制

由于煤礦工況條件相對復(fù)雜，因此對膠帶輸送系統(tǒng)煤流節(jié)能進(jìn)行控制時(shí)，必須考慮設(shè)備的安全性，從而可實(shí)現(xiàn)較好的保護(hù)功能。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要充分考慮膠帶輸送機(jī)的主要參數(shù)以及節(jié)能控制結(jié)構(gòu)，這樣能夠?qū)δz帶輸送系統(tǒng)進(jìn)行較好地控制，其包括三個(gè)方面：其一，監(jiān)控層，借助工業(yè)以太網(wǎng)與上位機(jī)進(jìn)行控制，上位機(jī)能夠有效地監(jiān)測膠帶機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，通常對如下幾個(gè)方面的信號進(jìn)行監(jiān)測：第一，信號故障；第二，變頻器的工作狀態(tài)；第三，電路信號。其二，控制層，通過PLC控制，在對輸入與輸出信號進(jìn)行控制，能夠有效地檢測設(shè)備的運(yùn)行裝填。其三，執(zhí)行層，包括變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

(1)監(jiān)控系統(tǒng)主要功能

該系統(tǒng)借助現(xiàn)場總線實(shí)現(xiàn)信號的傳輸，其具有如下特點(diǎn)：①全開放；②全數(shù)字；③全分散。在硬件方面包括各個(gè)環(huán)節(jié)比如：編程器、執(zhí)行器、變送器以及相應(yīng)的傳感器等，它們具有交互性、本質(zhì)安全性以及相應(yīng)的交互操作性等特點(diǎn)。進(jìn)而可以看出該系統(tǒng)特點(diǎn)為：便于維護(hù)、可靠性高、結(jié)構(gòu)簡單等。

系統(tǒng)功能：①控制功能。通常該系統(tǒng)控制功能模式包括如下幾種：第一，就地手動(dòng)控制功能模式；第二，地面單機(jī)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保護(hù)功能。其能夠?qū)崿F(xiàn)如下幾個(gè)功能：沿線急停止閉鎖、糾偏保護(hù)、速度保護(hù)、煙霧保護(hù)以及相應(yīng)的超溫灑水功能。③故障屏蔽功能。能夠?qū)υO(shè)備的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，從而能夠有效地避免故障問題。④顯示功能。在顯示屏上面可以顯示參數(shù)的歷史曲線、實(shí)時(shí)曲線以及動(dòng)態(tài)值等。主要包括如下幾個(gè)方面的參數(shù)諸如：膠帶機(jī)故障類型、傳感器工作狀態(tài)、電壓與電流參數(shù)等。⑤安全功能。給不同的工作人員設(shè)置相應(yīng)的權(quán)限，這樣可以有效地保證信息不被泄漏。⑥語音功能，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通話。⑦可以實(shí)現(xiàn)對歷史數(shù)據(jù)的查詢。

該系統(tǒng)選用S7-300 PLC以此實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的通訊與控制，與此同時(shí)可以上傳信息與數(shù)據(jù)，從而可以實(shí)現(xiàn)膠帶機(jī)輸送無人看守的目的。

膠帶輸送機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 膠帶輸送機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

(2)PLC程序?qū)崿F(xiàn)

系統(tǒng)設(shè)置有保護(hù)以及監(jiān)控功能，該膠帶輸送機(jī)設(shè)置有如下幾個(gè)單元對膠帶輸送機(jī)進(jìn)行保護(hù)，諸如：第一，電機(jī)軸檢測；第二，減速機(jī)溫度監(jiān)控；第三，電機(jī)溫度監(jiān)控等。地面裝置設(shè)置有遠(yuǎn)程控制裝置，從而可以對膠帶機(jī)實(shí)施遠(yuǎn)程控制，圖3表示相應(yīng)的監(jiān)控系統(tǒng)主程序流程。

圖3 監(jiān)控系統(tǒng)的主程序流程

依據(jù)不同的控制方式，可以啟動(dòng)對應(yīng)的程序。假如系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)啟車功能時(shí)，系統(tǒng)能夠?qū)收狭鞒踢M(jìn)行監(jiān)測，從而能夠有效地保證膠帶機(jī)的安全運(yùn)行。

3.系統(tǒng)硬件及軟件設(shè)計(jì)

（1）硬件設(shè)計(jì)。硬件系統(tǒng)包括如下幾個(gè)方面：第一，可編程控制器；第二，采集控制器；第三，其他設(shè)備。圖4表示相應(yīng)的監(jiān)控系統(tǒng)硬件單元。

圖4 監(jiān)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

①可編程控制器。選用S7-300 PLC控制器，其具有如下特點(diǎn)：第一，結(jié)構(gòu)簡單；第二，處理速度快；第三，兼容性好；第四，可編程能力強(qiáng)。該控制器包括如下幾個(gè)子控制單元：其一，通信處理單元；其二，CPU單元；其三，電源單元。

②信號采集控制單元。該單元選用KTC101控制器，這樣可以有效地優(yōu)化信息發(fā)送，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)信號的預(yù)處理與采集。經(jīng)過匯總發(fā)現(xiàn)該單元的數(shù)據(jù)類型包括如下幾種：第一，過載數(shù)據(jù)；第二，速度數(shù)據(jù)；第三，電流數(shù)據(jù)；第四，溫度數(shù)據(jù)；第五，煙霧數(shù)據(jù)等。

（2）軟件設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)軟件時(shí)，可以優(yōu)化設(shè)計(jì)如下子程序：綜合保護(hù)程序、界面監(jiān)控界面、變頻器軟件等，該程序執(zhí)行單元選用PLC控制。

①綜合保護(hù)程序設(shè)計(jì)。保護(hù)程序的設(shè)計(jì)需要選用S7-300 PLC控制器+KT10型綜合保護(hù)控制器。經(jīng)過分析系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，圖5表示相應(yīng)的綜合保護(hù)控制流程圖。其中，V1表示相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)滾筒速度，V2表示相應(yīng)的輸送機(jī)速度。該保護(hù)程序功能如下：其一，灑水；其二，煙霧；其三，打滑；其四，跑偏；其五，溫度等。

圖5 綜合保護(hù)控制流程

②監(jiān)控界面設(shè)計(jì)。所能夠?qū)崿F(xiàn)的功能如下所示：其一，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制設(shè)備的運(yùn)行情況；其二，對膠帶機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制；第三，對設(shè)備的信息進(jìn)行控制。

4.結(jié)論

在分析膠帶輸送機(jī)與節(jié)能控制單元的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出能夠滿足膠帶輸送機(jī)控制的煤節(jié)流控制系統(tǒng)，其包括如下幾個(gè)部分：膠帶輸送機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、故障監(jiān)控單元、軟硬件控制單元等。從而可以為礦井安全節(jié)能運(yùn)輸提供參考。