井下主運輸集控系統(tǒng)在檸條塔礦井的應(yīng)用

摘 要：文章以檸條塔礦井井下主運輸系統(tǒng)為例，講述現(xiàn)代化礦井在膠帶輸送機驅(qū)動系統(tǒng)的選擇，膠帶保護系統(tǒng)的配置，及膠帶集控系統(tǒng)將變頻系統(tǒng)、膠帶保護系統(tǒng)接入膠帶集控PLC統(tǒng)一控制，并接入礦井自動化網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：井下主運輸系統(tǒng)；變頻驅(qū)動；膠帶保護；膠帶集控

1 概述

1.1 礦井概況

陜煤集團神木檸條塔礦業(yè)有限公司檸條塔礦井位于陜西省神木縣西北部，礦井可采儲量為1651.50Mt，礦井生產(chǎn)能力為12.00Mt/a時，服務(wù)年限為98.3a，其中一水平服務(wù)年限為48.8a。

1.2 井下主運輸系統(tǒng)的組成

礦井煤炭運輸系統(tǒng)為：回采工作面的煤炭經(jīng)運輸順槽膠帶輸送機→各分煤層膠帶輸送機大巷→各分煤層集中煤倉-膠帶輸送機大巷→主斜井膠帶輸送機→地面。

掘進工作面出煤，經(jīng)其配套的膠帶輸送機，轉(zhuǎn)載到各分煤層膠帶輸送機大巷，匯入主煤流系統(tǒng)。

2 膠帶驅(qū)動的選擇

由于本礦井井下帶式輸送機運輸距離長、運輸能力大，為降低起動和制動時膠帶的動張力，減少對電網(wǎng)的沖擊和各承力部件的動載荷，因此在驅(qū)動裝置選型時需采用軟起/停方式。

根據(jù)國內(nèi)現(xiàn)有生產(chǎn)礦井的實際使用情況，設(shè)計對井下各條帶式輸送機的驅(qū)動方式進行了CST驅(qū)動、變頻驅(qū)動、調(diào)速型液力偶合器驅(qū)動等多方案比較。

2.1 CST驅(qū)動系統(tǒng)

CST驅(qū)動系統(tǒng)由交流異步電動機+CST驅(qū)動裝置構(gòu)成。

CST驅(qū)動系統(tǒng)的優(yōu)點：有著較好的停車性能；多機功率平衡；可驅(qū)動較大電動機功率，驅(qū)動功率可超過2000kW。就目前井下多電動機大功率（超過630kW）膠帶輸送機而言，CST系統(tǒng)尚有其他傳動方式不可替代的作用。

CST驅(qū)動系統(tǒng)的缺點：CST系統(tǒng)不具備調(diào)速功能；需要專門冷卻系統(tǒng)，包括冷卻風機、油泵、加熱器等；系統(tǒng)需使用費用較貴的專用潤滑油，且必須定期更換潤滑油；系統(tǒng)復(fù)雜，對液壓元器件的維護技術(shù)要求高，占地較大。

2.2 變頻驅(qū)動系統(tǒng)

變頻驅(qū)動系統(tǒng)由變頻電動機+減速器+交-直-交防爆變頻電控系統(tǒng)組成。通過改變輸入電源的頻率來改變電機定子旋轉(zhuǎn)磁場速度，從而對電動機的不間斷運轉(zhuǎn)進行轉(zhuǎn)速調(diào)整，能2象限或4象限運行，具有電氣制動和能量反饋功能。

防爆變頻驅(qū)動系統(tǒng)在井下膠帶運輸?shù)膬?yōu)點是：功率因數(shù)高，高次諧波分量低，技術(shù)先進、控制可靠、能實現(xiàn)無極調(diào)速、調(diào)速范圍寬、控制精度高、響應(yīng)快、保護完善、抗干擾能力強、可實現(xiàn)現(xiàn)各膠帶機的驅(qū)動點之間的功率平衡和速度同步，適用于長距離、大功率、線路復(fù)雜的帶式輸送機；可長時間地保持低速運行，可滿足長距離帶式輸送機的調(diào)驗帶速度要求；可根據(jù)井下原煤的生產(chǎn)情況調(diào)節(jié)帶速，特別適用于變負荷或非滿負荷工作狀態(tài)的電機，節(jié)能效果明顯。

缺點是變頻器最大功率為630kVA，且電壓為1140V，需設(shè)置變壓設(shè)備；會產(chǎn)生高次諧波，污染電網(wǎng)，需增加諧波治理裝置。

2.3 調(diào)速型液力偶合器驅(qū)動系統(tǒng)

調(diào)速型液力偶合器驅(qū)動系統(tǒng)由交流異步電動機+減速器+調(diào)速型液力偶合器組成。

調(diào)速型液力偶合器驅(qū)動系統(tǒng)的缺點是起動性能一般，調(diào)速精度低，起動速度曲線自動控制功能差，響應(yīng)速度慢，起動力矩小，體積大，發(fā)熱量大，需附加油液冷卻系統(tǒng)，漏液情況較嚴重，有滑差，通常用于驅(qū)動功率較小的帶式輸送機，故在本礦的條件下不太適用，不予考慮。

根據(jù)以上分析，檸條塔礦井井下各帶式輸送機驅(qū)動方式采用國產(chǎn)礦用隔爆型變頻器，但其投資低，可實現(xiàn)調(diào)整功能，能適應(yīng)井下生產(chǎn)發(fā)生變化的情況。

3 膠帶集控系統(tǒng)技術(shù)要求

膠帶輸送機集中控制系統(tǒng)為通訊、控制、保護、報警一體化系統(tǒng)，實現(xiàn)對膠帶機的聯(lián)鎖控制。同時對各膠帶輸送機的狀態(tài)進行監(jiān)控，實現(xiàn)對各膠帶輸送機啟停控制及緊急閉鎖、跑偏、打滑、縱撕、溫度、煙霧、堆煤、超溫灑水、電機故障、電機溫度、電機電流等信號的顯示、判斷和報警功能，有清晰的啟停皮帶預(yù)警聲音，通話質(zhì)量和放音質(zhì)量清晰。系統(tǒng)可實現(xiàn)逆煤流自動控制啟動設(shè)備，順煤流停車。

集中控制器對輸送機的運行工況、帶速、電機溫度、張緊情況、電機電流、傳動滾筒溫度等進行實時漢字顯示，當檢測數(shù)據(jù)超過設(shè)定安全值時進行語音報警。按下沿線的閉鎖按鈕或拉動系統(tǒng)電纜均可緊急停車，并在控制器上顯示出急停位置。各種傳感器的保護延時，現(xiàn)場可調(diào)，不需在程序上進行修改。傳感器保護類型可設(shè)置“報警停車”和“報警不停車”。皮帶有防坐人保護和環(huán)境溫度檢測功能。能對各種標準模擬量信號進行有效檢測。系統(tǒng)本身具有完善的自診斷功能，能顯示出各種配置模塊故障、通訊沿線故障及各種傳感器與電纜的斷路、短路故障。

控制系統(tǒng)帶有擴展功能，當皮帶延長時，只需增加通訊電纜和組合擴音電話即可；能控制多條皮帶，實現(xiàn)多種邏輯控制，當有新皮帶需加入此系統(tǒng)的控制時，無需再添置額外設(shè)備，都能進行有效控制；系統(tǒng)有遠方控制分站，可以遠方采集信號，根據(jù)需要可在系統(tǒng)中接入就地啟停按鈕，實現(xiàn)集中和分布式控制；系統(tǒng)有modbus RTU串口，可以與井下其他設(shè)備進行通訊；有TCP/IP接口，接入井下以太網(wǎng)系統(tǒng)。

4 結(jié)束語

檸條塔礦井井下主運輸系統(tǒng)各條膠帶均采用變頻軟啟動方式。主控系統(tǒng)由太原羅克佳華提供的隔爆型可編程控制器完成，保護由天津華寧電子有限公司KTC101膠帶保護系統(tǒng)實現(xiàn)，驅(qū)動裝置唐山開誠電器有限公司提供的變頻軟啟動器。

本系統(tǒng)特點在于膠帶的集控系統(tǒng)將變頻驅(qū)動系統(tǒng)、膠帶保護系統(tǒng)接入膠帶集控PLC統(tǒng)一控制，并由網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接入綜合監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，即可實現(xiàn)在礦井調(diào)度中心遠程控制，又可實現(xiàn)自動手動控制，根據(jù)礦井工作面產(chǎn)量的不同，可自動調(diào)整膠帶的運行速度，以實現(xiàn)節(jié)能增收效果。

且系統(tǒng)中，膠帶保護系統(tǒng)也有著更先進的設(shè)計思路。各膠帶保護系統(tǒng)并非以往所作均為獨立系統(tǒng)，而是所有膠帶保護系統(tǒng)為統(tǒng)一整體，與前后膠帶的保護系統(tǒng)由聯(lián)結(jié)部位的擴音電話將其從硬件上也連接起來，從而實現(xiàn)井下主運輸膠帶自動化系統(tǒng)在硬件、軟件兩方面都為真正的統(tǒng)一整體。

參考文獻

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作者簡介：王偉（1982，3-），男，陜西人，畢業(yè)于中國礦業(yè)大學，學士，工程師，從事電氣工程設(shè)計。endprint