煤礦主斜井膠帶輸送機自動配煤系統(tǒng)

蘇斌

摘? 要：工作面采用直接搭接主斜井膠帶機的方式進行原煤運輸。110207工作面產(chǎn)煤通過緩沖煤倉下面配備一臺給煤機來完成原煤運輸工作。兩面同時開采時主運輸膠帶的運煤量有時達不到額定載荷，有時又會嚴重超過額定載荷，造成撒煤嚴重、變頻器高溫運行、膠帶機重載停機等現(xiàn)象，影響設(shè)備安全、穩(wěn)定可靠運行，需采取方式予以解決。

關(guān)鍵詞：棗泉煤礦;西翼采區(qū);膠帶機;給煤機

中圖分類號： TD76 ? 文獻標志碼：A

1 實施背景

西翼采區(qū)主斜井膠帶機型號DTL140/180/2×1850，驅(qū)動方式為雙驅(qū)雙置型變頻驅(qū)動（1∶1），安裝長度1 375 m，提升高度402 m，傾角17°，輸送能力1 800 t/h，帶速0～5.8 m/s。膠帶長2 780 m，帶寬1 400 mm，帶強4 500 n/mm，硫化制作膠帶接頭13個。

針對主運輸運煤量時高時低，且最大運量為1 800 t/h，而110204工作面最大運輸量為2 500 t/h，110207工作面最大運輸量為2 500 t/h，人工不能實現(xiàn)合理均勻配煤，容易發(fā)生重載停機、皮帶跑偏等現(xiàn)象，主運膠帶輸送機不能發(fā)揮最大效能的現(xiàn)狀，設(shè)計開發(fā)了主斜井膠帶輸送機自動配煤系統(tǒng)。

重點設(shè)計開發(fā)井下復(fù)雜條件下實時監(jiān)測主運輸膠帶機電機的電流，并采集其他傳感器（煤位計）參數(shù)，通過PLC優(yōu)化運算后對給煤機進行變頻調(diào)速。實現(xiàn)+960 m給煤機（110207工作面煤倉）自動控制、主運輸自動配煤。通過控制+960 m給煤機與110204工作面膠帶輸送機的運煤量來共同達到主運膠帶機的額定運量，提高皮帶運輸?shù)陌踩院涂煽啃裕岣叩V井的自動化程度，為實現(xiàn)主運輸系統(tǒng)安全、高效、可靠地運行提供保障。

2 實施內(nèi)容

2.1 技術(shù)方案

在西井主驅(qū)集控室安裝一套電子流量儀，電子流量儀連接110204膠帶輸送機天工控機的一組聯(lián)鎖點及+960 m給煤機控制電源開關(guān)，它實時監(jiān)測主井膠帶輸送機電機電流，當電流達到設(shè)定值480 A時，電子流量儀開始報警，當電流達到設(shè)定值550 A時，自動停止110204機巷膠帶機及+960 m給煤機，如圖1所示。

智能流量積算儀工作原理：主要是將模擬量轉(zhuǎn)換為開關(guān)量。模擬量取自高壓柜的功率變送器的值。流量儀接入110204膠帶機集控啟車的準備就緒點[1]。1）當主驅(qū)電機電流達到480 A時，電子流量儀顯示數(shù)值1100，開始報警。2）當主驅(qū)電機電流達到550 A時，電子流量儀顯示數(shù)值1250，同時，流量儀開關(guān)量節(jié)點斷開，110204膠帶機停止運行。

選用一套高性能礦用防爆變頻器（型號JX-G），經(jīng)PLC（S7-300PLC）內(nèi)部調(diào)制后給出0～50 Hz標準輸出信號至變頻器。PLC監(jiān)測主井皮帶實際運行電流，調(diào)制變頻器20 Hz～50 Hz，實現(xiàn)給煤機電機轉(zhuǎn)速的變頻調(diào)節(jié)，控制給煤機的給煤量，當倉位過高時，提高電機的轉(zhuǎn)速，防止?jié)M倉停機影響工作面生產(chǎn)。當倉位過低時，降低電機轉(zhuǎn)速或停止，防止緩沖倉放空倉。最終使主運輸膠帶機的煤流量穩(wěn)定，其符合主運膠帶輸送機的額定量。

2.2 技術(shù)原理

2.2.1 當110204工作面未出煤，110207工作面出煤時

設(shè)置變頻器為50 Hz;在煤位控制方面，選用料位計與甲帶給煤機進行配合使用。料位計是利用“雷達”原理來測量煤位，與煤并不接觸，它可以將原煤緩沖倉的煤位控制在合理的高度，降低塊煤在進倉過程中的落差，保證塊煤率。

根據(jù)料位計所檢測的倉位的高低，對倉位進行分區(qū)，將原煤緩沖倉分為4個區(qū)域，如圖2所示，設(shè)計一套自動控制系統(tǒng)，利用變頻器控制給煤機給煤速度，可以根據(jù)倉位情況，最大限度地提高塊煤率。

當煤倉儲量為85%以上時，設(shè)置頻率為50 Hz，高速放倉，防止放倉不及時漏斗、煤倉堵住。

當煤倉儲量為40%～85%時，設(shè)置頻率為35 Hz，中速放倉，確保煤倉料位滿足生產(chǎn)需求。

當煤倉儲量為15%～40%時，設(shè)置頻率為15 Hz，低速放倉，確保煤倉料位滿足生產(chǎn)需求。

當煤倉儲量為15%以下時停止放倉，防止空倉損壞給煤機甲帶。

2.2.2 110204工作面與110207工作面同時產(chǎn)煤時

當主驅(qū)電流達到設(shè)定值550 A時，自動停止110204膠帶輸送機及+960給煤機的運行。

當主驅(qū)電流達到520 A時，設(shè)置給煤機變頻器頻率20 Hz。

當主驅(qū)電流達到500 A時，設(shè)置給煤機變頻器頻率25 Hz。

當主驅(qū)電流達到480 A時，電子流量儀開始報警，設(shè)置給煤機變頻器頻率30 Hz。

當主驅(qū)電流達到450 A時，設(shè)置給煤機變頻器頻率35 Hz。

主驅(qū)電流達到420 A時，設(shè)置給煤機變頻器頻率40 Hz。

主驅(qū)電流達到400 A時，設(shè)置給煤機變頻器頻率45 Hz。

主驅(qū)電流達到380 A時，設(shè)置給煤機變頻器頻率50 Hz。

2.2.3? 當110204工作面出煤，110207工作面未出煤時

根據(jù)智能電子流量積算儀顯示數(shù)值，調(diào)整110204工作面膠帶機運行狀態(tài)，以滿足西主斜井膠帶機連續(xù)運轉(zhuǎn)。

2.2.4 合理的設(shè)備運行溫度控制

針對膠帶機變頻器在長期高負荷運行過程中易產(chǎn)生高溫，導(dǎo)致變頻器元器件損壞或較大及重載停機現(xiàn)象，采用“開放式通風(fēng)降溫+空調(diào)冷卻方式”。變頻器室內(nèi)的溫度控制在變頻器允許的運行環(huán)境溫度范圍內(nèi)，保證了膠帶輸送機安全、平穩(wěn)、可靠的運行[2]。

開放式通風(fēng)降溫：結(jié)合變頻器結(jié)構(gòu)形式，針對原有的冷卻風(fēng)機進行改裝，在每臺變頻器頂部加裝引流裝置，收集配電柜工作時向上排出的熱氣，啟動變頻器自身排風(fēng)機，將熱量通過風(fēng)管排出室外，通風(fēng)和排風(fēng)起到冷熱交換的作用，降低空調(diào)的運轉(zhuǎn)負荷，達到降溫效果。

具體做法是在機柜上面安裝通風(fēng)管道，風(fēng)道采用0.5 mm厚的鐵皮制成，將變頻器產(chǎn)生的熱量通過風(fēng)道直接排放到室外，在風(fēng)道彎曲段安裝分流蝶閥，使得20%的風(fēng)流回入室內(nèi)，防止變頻器吸風(fēng)過程中室內(nèi)氣體流量過低產(chǎn)生負壓。

空調(diào)冷卻方式：采用1臺（5P）空調(diào)進行調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，利用機房專用空調(diào)產(chǎn)生的冷量，通過空氣在變頻器室內(nèi)循環(huán)，吸收變頻器元件運行產(chǎn)生的熱量，從而達到降溫的目的[3]。

3 項目效益、評價

主運輸自動配煤系統(tǒng)可以實時監(jiān)測西主運膠帶輸送機運量情況，能夠避免因110204工作面和110207工作面同時產(chǎn)煤時，煤量過大導(dǎo)致主運輸膠帶輸送機重載停機。進行診斷和報警，可以大大提高設(shè)備的維護質(zhì)量，最大限度地減少惡性事件的發(fā)生，盡可能地減少故障的出現(xiàn)，增加了主運輸膠帶輸送機的安全可靠性，保證2個工作面協(xié)調(diào)開采，生產(chǎn)順利進行。

3.1 社會效益

社會效益包括4點。1）通過控制+960m給煤機與110204工作面膠帶輸送機的運煤量來共同達到主運膠帶機的額定運量，避免了主運皮帶實時煤量過小達不到額定負荷的現(xiàn)象，提高了皮帶運輸?shù)男?、安全性和可靠性，提高了礦井的自動化程度，為實現(xiàn)主運輸系統(tǒng)安全、高效、可靠的運行提供保障。2）最大限度地提高主運輸系統(tǒng)塊煤率。3）集控遠程操作，杜絕了由于通信延時帶來的主驅(qū)加量、減量及過載的不合理狀態(tài)。4）有效節(jié)約人工勞動強度（由固定崗位改為巡檢崗位）。

3.2 經(jīng)濟效益

當發(fā)生一次重載停機事故時，影響時間通常為3 h。目前，以西主井膠帶輸送機每小時運煤量為750 t為計，每噸煤炭價格為400元，直接可節(jié)約3×750×400=90萬元。

3.3 設(shè)備效益

當發(fā)生重載停機事故后，對西主斜井膠帶機變頻啟動裝置沖擊巨大，對西主斜井膠帶損傷巨大，設(shè)備損壞更換需消耗生產(chǎn)費用，還會因此停機而影響正常生產(chǎn)。

4 項目總結(jié)

西主斜井自動配煤系統(tǒng)可實時監(jiān)測西井主運膠帶輸送機運量情況，能夠避免因110204工作面和110207工作面同時產(chǎn)煤時，煤量過大導(dǎo)致主運輸膠帶輸送機重載停機。實施診斷和報警，可以大大提高設(shè)備的維護質(zhì)量，最大限度地減少惡性事件的發(fā)生，盡可能地減少故障的出現(xiàn)，增加了主運輸膠帶輸送機的安全可靠性，保證工作面協(xié)調(diào)開采，生產(chǎn)順利進行。

參考文獻

[1]周毅. 帶式輸送機自動化調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計[J]. 現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備， 2018（8）：206，219.

[2]張志強. 帶式輸送機自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計和應(yīng)用[J]. 山東煤炭科技， 2019， 222（2）：163-164，170.

[3]李劍峰. 井下主配煤帶式輸送機應(yīng)用創(chuàng)新[J]. 煤礦機械， 2012（5）：152.