王翀 畢紅 許德軒

（1.鐵法煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司曉南礦；2.鐵嶺市應(yīng)急事務(wù)服務(wù)中心；3.中國煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)生產(chǎn)力促進(jìn)中心）

一、引言

皮帶機(jī)在煤礦運(yùn)輸系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用，從采面采出的煤炭通過各條皮帶運(yùn)輸至主提升機(jī)運(yùn)至地面。因?yàn)檫\(yùn)輸皮帶較多，同時(shí)也涉及操作人員較多，隨著科技的進(jìn)步，煤礦智能化、自動(dòng)化、信息化的逐步提升，皮帶集控也開始進(jìn)入煤礦參與皮帶控制，有效地利用視頻監(jiān)控和操作人員集中控制相結(jié)合的方式，為皮帶機(jī)安全平穩(wěn)運(yùn)行、高產(chǎn)高效提供了一種全新的控制方式。

二、概述

曉南礦現(xiàn)井下皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)共14 條皮帶實(shí)現(xiàn)皮帶集控組網(wǎng)，設(shè)置地點(diǎn)包括1#暗斜井、2 號(hào)暗斜井、中央斜上、西二一部、南翼東中巷皮帶、14 層皮帶中巷、15 層皮帶中巷、中央平巷、北二皮帶大巷等9 條主運(yùn)皮帶及南翼東1402 運(yùn)順一部、1402 運(yùn)順二部、東一400 中巷一部、東一400 中巷二部、東一400 運(yùn)順皮帶等5 條采區(qū)皮帶。其中2#暗斜井皮帶機(jī)配套使用巡檢機(jī)器人，并與皮帶機(jī)控制系統(tǒng)關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)對(duì)皮帶機(jī)損壞、超溫、卡塊、煙霧、溫度、環(huán)境氣體等異常情況的音視頻報(bào)警、停機(jī)功能。

三、皮帶集控優(yōu)點(diǎn)

1.設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)故障率低，維護(hù)、維修簡單易操作，故障現(xiàn)象、故障點(diǎn)在控制屏幕及保護(hù)主機(jī)上直觀可見并語音報(bào)警，元器件集成化較高、不易損壞，整體更換簡單方便，節(jié)省了查找故障及處理故障時(shí)間，為減少事故發(fā)生、安全生產(chǎn)提供保證。

2.智能化、自動(dòng)化程度較高，全系統(tǒng)局域網(wǎng)連接，集中控制及視頻監(jiān)控整合一體，就地控制、集中控制自由切換，故障狀態(tài)、視頻畫面存儲(chǔ)追蹤可查，通過程序控制實(shí)現(xiàn)逆煤流啟動(dòng)、順煤流停止，保護(hù)自動(dòng)停機(jī)并報(bào)警、井上下語音通話、沿線語音通話等功能。

3.安裝皮帶集控后，幾部皮帶安排一名巡檢人員即可，改善了員工作業(yè)環(huán)境，改變了一人一崗的操作模式，達(dá)到了減人提效的目的。

四、減少皮帶機(jī)司機(jī)崗位，節(jié)約人力成本支出

曉南礦現(xiàn)有14 條皮帶為采區(qū)服務(wù)，正常每部皮帶落貨點(diǎn)及倉口都有皮帶機(jī)司機(jī)看護(hù)的情況下，需要崗位人員56人，包括輪休人員。主要負(fù)責(zé)所有皮帶機(jī)檢修、巡檢、日?？s機(jī)尾、皮帶機(jī)開停氣、落貨點(diǎn)監(jiān)護(hù)等工作，三班倒工作制。因退休人員逐年遞增，崗位人員得不到及時(shí)補(bǔ)充，安裝皮帶集控后逐步合并皮帶機(jī)司機(jī)崗位。現(xiàn)實(shí)際服務(wù)采區(qū)工作人員為30 人，共減少崗位司機(jī)26 人，節(jié)約人力成本每年約：4.5 萬/人×年×26 人=117 萬元。

五、皮帶集控系統(tǒng)組成

整個(gè)系統(tǒng)由礦調(diào)度中央監(jiān)控臺(tái)、視頻監(jiān)視和擴(kuò)音通訊系統(tǒng)，井下分區(qū)控制臺(tái)、井下皮帶單機(jī)保護(hù)控制箱、井下巡檢機(jī)器人，設(shè)備在線故障診斷系統(tǒng)等組成。

1.調(diào)度室中央監(jiān)控臺(tái)

（1）調(diào)度室安設(shè)2 臺(tái)控制上位機(jī)，皮帶隊(duì)調(diào)度安設(shè)1 臺(tái)控制上位機(jī)，每臺(tái)上位機(jī)安裝相同的操作系統(tǒng)、組態(tài)軟件，能獨(dú)立操作，互相通訊，同等接收各種數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)保持同步，互為熱備用。

（2）在調(diào)度室通過上位機(jī)，根據(jù)生產(chǎn)工藝流程，通過設(shè)定逆煤流、順煤流啟、停功能，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)分區(qū)皮帶機(jī)或系統(tǒng)全部皮帶機(jī)的自動(dòng)運(yùn)行，還可任意解鎖，實(shí)現(xiàn)對(duì)單臺(tái)設(shè)備的啟?？刂?。

（3）調(diào)度上位機(jī)能夠顯示系統(tǒng)各皮帶運(yùn)行模擬流程信息、電流、電壓、溫度等信息以及傳感器的狀態(tài)信息。

（4）在集控狀態(tài)下，中央監(jiān)控臺(tái)與井下控制系統(tǒng)通訊中斷，皮帶機(jī)能夠自動(dòng)停止運(yùn)行并報(bào)警。

（5）中央監(jiān)控臺(tái)可接入互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)廠家遠(yuǎn)程故障診斷處理、軟件升級(jí)等功能。

附礦調(diào)度中心監(jiān)控臺(tái)畫面，見圖1。

2.視頻監(jiān)視和擴(kuò)音通訊系統(tǒng)

視頻監(jiān)視系統(tǒng)主要由礦調(diào)度大屏幕、礦工業(yè)以太網(wǎng)、皮帶隊(duì)調(diào)度室監(jiān)控室及井下各分站、隔爆高清云臺(tái)攝像機(jī)組成。通過數(shù)臺(tái)高清云臺(tái)防爆攝像機(jī)組成的視頻監(jiān)控局域網(wǎng)，能夠讓地面調(diào)度室及井下分區(qū)操作人員清晰地看到各個(gè)皮帶機(jī)機(jī)頭、機(jī)尾、轉(zhuǎn)載點(diǎn)、煤倉口等地點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控畫面，對(duì)集中控制起到重要輔助作用，便于故障停機(jī)、開停氣現(xiàn)場(chǎng)情況等及時(shí)掌握、控制。擴(kuò)音通訊系統(tǒng)由皮帶機(jī)頭IP 廣播一部、擴(kuò)音電話主機(jī)一部以及沿線每隔100 米設(shè)擴(kuò)音電話一部，通過與KXJ9 皮帶機(jī)保護(hù)控制箱配套使用組成。再通過以太網(wǎng)與礦調(diào)度室主機(jī)連接，能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)度室與區(qū)域內(nèi)皮帶機(jī)沿線語音通訊和故障報(bào)警及開停機(jī)語音提示功能，采區(qū)內(nèi)各擴(kuò)音電話間能夠?qū)崿F(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊，極大方便了各部皮帶間的檢修聯(lián)絡(luò)，和故障點(diǎn)查找利于及時(shí)排除故障。

3.井下皮帶機(jī)分區(qū)控制臺(tái)

井下2#暗斜井及南翼東采區(qū)各設(shè)1 套本安型分區(qū)控制臺(tái)，與礦用隔爆兼本安顯示器配套使用，完成分區(qū)系統(tǒng)內(nèi)皮帶機(jī)的集控和分步控制功能，與調(diào)度上位機(jī)同步顯示膠帶機(jī)各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行情況以及故障報(bào)警。安裝的防爆視頻監(jiān)視設(shè)備，視頻圖像與礦調(diào)度監(jiān)視圖像同步顯示，并有存儲(chǔ)功能。當(dāng)皮帶機(jī)保護(hù)動(dòng)作時(shí)，控制系統(tǒng)主界面自動(dòng)彈出保護(hù)動(dòng)作位置點(diǎn)的視頻監(jiān)控畫面。當(dāng)煤流啟動(dòng)時(shí)，依次彈出啟動(dòng)皮帶的視頻監(jiān)控圖像。圖像能上傳到礦調(diào)度室、皮帶隊(duì)調(diào)度室大屏幕顯示，見圖2。

4.井下皮帶單機(jī)保護(hù)控制箱

主要由KXJ9 皮帶機(jī)保護(hù)控制箱及附屬保護(hù)配件、纜線等組成，通過皮帶機(jī)保護(hù)箱內(nèi)PLC 可編程序控制器根據(jù)已編好應(yīng)用程序?qū)ζC(jī)進(jìn)行精準(zhǔn)控制，按照煤礦安全規(guī)程規(guī)定安裝有急停保護(hù)、堆煤保護(hù)、防跑偏保護(hù)，失速保護(hù)、煙霧保護(hù)、溫度保護(hù)、張力下降保護(hù)、縱撕保護(hù)八大保護(hù)，保護(hù)采用集成電路控制，故障率低維修簡便，通過長時(shí)間運(yùn)行，運(yùn)行穩(wěn)定動(dòng)作可靠，見圖3。

（1）KXJ9 保護(hù)控制箱控制模式選擇

控制模式選擇共分三種控制方式，由開關(guān)F4 進(jìn)行轉(zhuǎn)換：

①F4 轉(zhuǎn)至左側(cè)為KXJ9 在就地模式下，由該就地控制箱控制本條皮帶。

②F4 轉(zhuǎn)至右側(cè)為KXJ9 處于集控模式，由礦調(diào)度上位機(jī)或分區(qū)控制臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)所轄皮帶的集中控制，但聯(lián)鎖與否仍由調(diào)度室上位機(jī)執(zhí)行。

③F4 轉(zhuǎn)至中間時(shí)為KXJ9 處于檢修模式，此時(shí)無論任何控制臺(tái)都不能啟動(dòng)皮帶機(jī)。

（2）調(diào)度上位機(jī)及分區(qū)控制臺(tái)操作方式

①就地操作時(shí)，F(xiàn)1 為啟動(dòng)開關(guān)，F(xiàn)2 為停止開關(guān)，F(xiàn)3 為前一部皮帶聯(lián)鎖解除開關(guān)用于檢修時(shí)使用。

②礦調(diào)度集控及分區(qū)控制臺(tái)操作：故障為紅色，正常運(yùn)行為綠色，無動(dòng)作為灰色，輸出信號(hào)為黃色。

將鼠標(biāo)移動(dòng)至操作屏幕對(duì)應(yīng)皮帶區(qū)域的啟動(dòng)按鈕上，點(diǎn)擊啟動(dòng)按鈕，則本條皮帶啟動(dòng)，停止、復(fù)位按鈕功能對(duì)應(yīng)。順煤流啟動(dòng)時(shí)，按照從轉(zhuǎn)載機(jī)頭到煤倉的皮帶順序依次啟動(dòng)皮帶。停止時(shí)仍然按照此順序停機(jī)。逆煤流啟動(dòng)時(shí)，按照從煤倉到轉(zhuǎn)載機(jī)頭的皮帶順序依次啟動(dòng)皮帶，停止時(shí)按照從轉(zhuǎn)載機(jī)頭到煤倉的皮帶順序依次停機(jī)。

（3）常見故障判斷分析

①保護(hù)動(dòng)作：此狀態(tài)欄顯示對(duì)應(yīng)皮帶的保護(hù)動(dòng)作信息，能夠準(zhǔn)確地顯示出故障點(diǎn)。如上圖所示，北一15 層中巷皮帶19 號(hào)閉鎖動(dòng)作，需閉鎖開關(guān)人工復(fù)位后，在點(diǎn)擊復(fù)位按鈕才能清除故障，方可允許再次啟動(dòng)皮帶機(jī)。

②系統(tǒng)故障：此狀態(tài)顯示總故障有兩種情況：

其一，該條皮帶有保護(hù)動(dòng)作。其二，該條皮帶PLC 掉線。

第一種故障可以待保護(hù)恢復(fù)后正常復(fù)位操作。

第二種故障，常見問題為KXJ9 就地控制箱斷電，分區(qū)控制臺(tái)無法讀取KXJ9 信號(hào)導(dǎo)致。

③KXJ9 故障顯示：指示燈對(duì)應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作后，會(huì)由灰色轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色。對(duì)應(yīng)在報(bào)警信息記錄中提示該保護(hù)動(dòng)作的時(shí)間等信息。右側(cè)紅色字體為沿線撕裂、跑偏、閉鎖的位置信息。

④輸出輸入信息顯示：當(dāng)皮帶啟動(dòng)后，1 號(hào)電機(jī)端口正常輸出，則第二個(gè)指示燈會(huì)由灰色變?yōu)辄S色，當(dāng)PLC 在預(yù)定時(shí)間內(nèi)接收到1 號(hào)電機(jī)運(yùn)行反饋信號(hào)，則第一個(gè)指示燈變?yōu)榫G色（如2#電機(jī)），否則顯示電機(jī)啟停故障。

⑤張力故障：當(dāng)皮帶張力顯示數(shù)值在正常范圍之內(nèi)，張力故障指示燈常綠。

當(dāng)皮帶張力顯示數(shù)值低于或高于預(yù)設(shè)值時(shí)，張力故障指示燈由綠變紅，顯示張力故障。

五、結(jié)束語

智慧礦山建設(shè)是煤礦未來發(fā)展的趨勢(shì)，是提高煤礦安全生產(chǎn)水平，減人提效的重要途徑。通過對(duì)我礦皮帶機(jī)集中控制的改造，實(shí)現(xiàn)了皮帶機(jī)遠(yuǎn)程啟停，現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)環(huán)境、運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控，保護(hù)故障狀態(tài)自動(dòng)報(bào)警停機(jī)等功能，我們也要借助科技力量順勢(shì)而行，努力打造煤礦智能自動(dòng)化，為了煤礦安全生產(chǎn)助力。以后在工作中更要學(xué)習(xí)新知識(shí)、高科技，更多的服務(wù)于煤礦，為煤礦安全生產(chǎn)保駕護(hù)航。