燕鵬達(dá)

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)王家?guī)X煤業(yè)，山西 忻州 036600）

大運(yùn)量、長距離、高帶速的帶式輸送機(jī)在煤礦主煤流運(yùn)行中的應(yīng)用越來越廣，帶式輸送機(jī)在向高效化、精密化、智能化、集成化、數(shù)字化方向發(fā)展。當(dāng)前帶式輸送機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）廣泛地采用動態(tài)分析技術(shù)、機(jī)電一體化和計(jì)算機(jī)監(jiān)控等高新技術(shù)；（2）電機(jī)驅(qū)動與中間驅(qū)動功率平衡下輸送機(jī)變向運(yùn)行等技術(shù)的應(yīng)用；（3）CST、變頻控制、液黏、調(diào)速耦合器等新型、高可靠性關(guān)鍵元部件的發(fā)展與應(yīng)用；（4）控制系統(tǒng)采用高檔可編程控制器PLC，應(yīng)用先進(jìn)的程序軟件與綜合電源繼電器控制技術(shù)，以及數(shù)據(jù)采集、處理、存儲、傳輸、故障診斷與查詢等技術(shù)；（5）帶式輸送機(jī)裝備有跑偏、打滑、急停、堆煤、煙霧、溫度、自動灑水、撕裂、張力下降保護(hù)等機(jī)械電氣安全保護(hù)裝置。從煤礦帶式輸送機(jī)實(shí)踐調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，很多煤礦井下帶式輸送機(jī)仍采用傳統(tǒng)的現(xiàn)場人工管理模式進(jìn)行工作運(yùn)行，自動化和智能化水平較低，存在嚴(yán)重的安全隱患，生產(chǎn)運(yùn)輸效率不高，必須進(jìn)行升級改造[1-6]，以適應(yīng)當(dāng)前智能化礦山的建設(shè)。

1 改造前帶式輸送機(jī)狀況分析

晉能控股煤業(yè)集團(tuán)有限公司王家?guī)X煤礦主運(yùn)輸皮帶大巷布置在礦區(qū)西南方向，巷道在原20210回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷與主皮帶運(yùn)輸巷交叉處開口。主運(yùn)輸皮帶大巷布置有西安重裝蒲白煤礦機(jī)械有限公司生產(chǎn)的DTL100/100/2×280S（A）帶式輸送機(jī)，采用強(qiáng)力阻燃輸送帶，帶寬B=800～1400 mm，長度L=100～3000 m，輸送量Q=100～8000 t/h，功率P=30～1000 kW。

改造前該DTL100/100/2×280S（A）帶式輸送機(jī)狀況分析如下：（1）開啟及停止?fàn)顩r。主運(yùn)輸皮帶大巷DTL100/100/2×280S（A）帶式輸送機(jī)的機(jī)頭位置都安排1 名專職司機(jī)負(fù)責(zé)設(shè)備的開啟和停止；采用人工管理模式，在機(jī)尾位置向機(jī)頭司機(jī)進(jìn)行信號傳遞并進(jìn)行指揮。從以往情況來看，人工管理模式自動化和智能化程度低，工作人員較多，勞動強(qiáng)度大。（2）保護(hù)系統(tǒng)狀況。DTL100/100/2×280S（A）帶式輸送機(jī)在運(yùn)行中，帶式輸送機(jī)沿線各類安全保護(hù)系統(tǒng)設(shè)置不完善，各保護(hù)系統(tǒng)獨(dú)立存在，且沒有接入到地面集中控制系統(tǒng)中，無法實(shí)現(xiàn)集中遠(yuǎn)程控制，安全隱患較大；該系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)自動監(jiān)測和自動停機(jī)，故障發(fā)生率較高，影響運(yùn)輸效率。

2 帶式輸送機(jī)智能化控制系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)

2.1 智能化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

針對主運(yùn)輸皮帶大巷DTL100/100/2×280S（A）帶式輸送機(jī)的運(yùn)行問題，進(jìn)行智能化控制系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)。改造后，智能化控制系統(tǒng)核心部件為PLC控制系統(tǒng)。智能化控制系統(tǒng)核心部件為PLC 控制系統(tǒng)，該P(yáng)LC 控制系統(tǒng)由上位機(jī)、PLC 控制站、各類保護(hù)傳感器等組成。智能化控制系統(tǒng)由監(jiān)控信息層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、控制層和傳感執(zhí)行層組成。監(jiān)控信息層，由地面主操作站實(shí)現(xiàn)，對帶式輸送機(jī)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并進(jìn)行遠(yuǎn)程集中控制；井下網(wǎng)絡(luò)傳輸層，由工業(yè)環(huán)網(wǎng)交換機(jī)及網(wǎng)絡(luò)光纖組成，實(shí)現(xiàn)信息的實(shí)時(shí)傳輸；井下控制層，由控制系統(tǒng)對信息進(jìn)行及時(shí)上傳并根據(jù)信息發(fā)布動作指令；井下傳感執(zhí)行層，由安裝的各類傳感器對帶式輸送機(jī)運(yùn)行中的速度、溫度、跑偏、載荷等性能參數(shù)進(jìn)行采集。

2.2 智能化系統(tǒng)功能分析

（1）系統(tǒng)控制功能：該智能化控制系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程控制、就地自動控制、手動控制、閉鎖控制、緊急停車等功能。① 遠(yuǎn)程控制：即由上位機(jī)遠(yuǎn)程控制主皮帶機(jī)的啟動、停止及緊急停車等；② 就地自動控制：若上位機(jī)出現(xiàn)故障，可通過開關(guān)直接由PLC 對主皮帶機(jī)進(jìn)行控制；③ 手動控制：當(dāng)需要對帶式輸送機(jī)設(shè)備進(jìn)行檢修保養(yǎng)時(shí)，工作人員可在設(shè)備現(xiàn)場對各類保護(hù)功能進(jìn)行臨時(shí)手動控制；④ 閉鎖控制：用于主皮帶機(jī)與給煤等設(shè)備之間的閉鎖，開機(jī)時(shí)應(yīng)先開主皮帶，后開給煤設(shè)備；停車時(shí)應(yīng)先停給煤設(shè)備，再停主皮帶；⑤ 緊急停車：設(shè)備在運(yùn)行過程中出現(xiàn)事故時(shí)，可實(shí)現(xiàn)緊急停車，即同時(shí)把主皮帶與其有閉鎖關(guān)系的設(shè)備同時(shí)停車。

（2）連鎖控制功能：與MST 控制柜、給煤機(jī)及其他皮帶之間的聯(lián)鎖控制功能。只有帶式輸送機(jī)啟動后，井下給煤設(shè)備才能工作，否則，給煤設(shè)備不能給煤。只有受煤皮帶啟動后，主皮帶才能啟動工作，否則，帶式輸送機(jī)不能輸煤。系統(tǒng)與保護(hù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖，保護(hù)系統(tǒng)正常時(shí)，才允許啟動，故障時(shí)，應(yīng)報(bào)警或停機(jī)，實(shí)現(xiàn)速度的無級控制等。

（3）帶式輸送機(jī)在線檢測的參數(shù)：檢測2 臺電機(jī)的電機(jī)溫度6 個(gè)（電機(jī)預(yù)埋）、軸承溫度4 個(gè)（電機(jī)預(yù)埋）；電機(jī)電流6 個(gè)、電機(jī)電壓2 個(gè)；電機(jī)的工作狀態(tài)；電控柜、MST 控制柜監(jiān)控等。

3 智能化控制系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)

3.1 地面監(jiān)控系統(tǒng)

王 家 嶺 煤 礦 主 運(yùn) 輸 皮 帶 大 巷DTL100/100/2×280S（A）帶式輸送機(jī)智能化監(jiān)控系統(tǒng)主要由地面控制中心站、通訊接口、監(jiān)控分站、上位機(jī)人機(jī)界面系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)軟件等組成。（1）在地面控制中心設(shè)置有監(jiān)控主站來對帶式輸送機(jī)進(jìn)行智能遠(yuǎn)程集中監(jiān)控；（2）在帶式輸送機(jī)驅(qū)動部設(shè)置監(jiān)控分站，實(shí)現(xiàn)對帶式輸送機(jī)的控制、保護(hù)、監(jiān)控與信號處理；（3）系統(tǒng)設(shè)置有信息傳輸接口，實(shí)現(xiàn)地面控制中心站與井下監(jiān)控分站之間電氣連接。

通過SCADA 軟件可以對帶式輸送機(jī)的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行查看，數(shù)據(jù)曲線變化圖如圖1。

圖1 帶式輸送機(jī)運(yùn)行期間存儲的數(shù)據(jù)曲線變化圖

采用SCADA 軟件可以調(diào)整帶式輸送機(jī)在操作界面上的操作參數(shù)，系統(tǒng)操作界面如圖2。

圖2 智能化帶式輸送機(jī)控制系統(tǒng)操作界面示意圖

3.2 帶式輸送機(jī)PLC 控制系統(tǒng)

主運(yùn)輸皮帶大巷DTL100/100/2×280S（A）帶式輸送機(jī)智能化PLC 控制系統(tǒng)主要有集控室、控制器、電機(jī)開關(guān)、打點(diǎn)通信、載荷檢測以及八大保護(hù)（閉鎖、跑偏、速度、煙霧、縱撕、溫度、堆煤、灑水）。該智能化控制系統(tǒng)采用S7-1500 型PLC 控制柜，用來對接收到的信息進(jìn)行處理，并發(fā)布相關(guān)操作指令，控制設(shè)備動作。

4 應(yīng)用效果分析

2020 年9 月—10 月，晉能控股煤業(yè)集團(tuán)王家?guī)X煤礦完成了主運(yùn)輸皮帶大巷DTL100/100/2×280S（A）帶式輸送機(jī)智能化控制系統(tǒng)的升級改造工作，從11 月起將升級改造后的智能化控制系統(tǒng)投入使用。結(jié)果表明：主運(yùn)輸皮帶大巷帶式輸送機(jī)智能化控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，實(shí)現(xiàn)了主輸送帶運(yùn)輸大巷帶式輸送機(jī)的智能化集中遠(yuǎn)程控制，系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性較好。

（1）安全效益。智能化控制系統(tǒng)升級改造應(yīng)用后，實(shí)現(xiàn)了主運(yùn)輸皮帶大巷DTL100/100/2×280S（A）帶式輸送機(jī)的智能化控制、監(jiān)視、監(jiān)測、保護(hù)和管理功能，主運(yùn)輸大巷運(yùn)輸系統(tǒng)的安全性和可靠性大幅度提高。

（2） 經(jīng) 濟(jì) 效 益。 主 運(yùn) 輸 皮 帶 大 巷DTL100/100/2×280S（A）帶式輸送機(jī)智能化控制系統(tǒng)升級改造后，可減少皮帶機(jī)崗位現(xiàn)場工作人員4 人，可節(jié)約人力成本近45 萬元/年。

（3）社會效益。智能化控制系統(tǒng)升級改造應(yīng)用后，將以往人工管理模式摒棄，智能化和自動化的控制系統(tǒng)優(yōu)化了帶式輸送機(jī)運(yùn)行管理流程，是實(shí)現(xiàn)智能化開采工作面和智能礦山的基礎(chǔ)。