井下皮带地面集中控制系统改进设计研究

井下皮带地面集中控制系统改进设计研究

刘宇

陕西涌鑫矿业有限责任公司 陕西榆林 719408

摘要：煤矿工业不断发展，对皮带机的作业性能提出了更高的要求。皮带机是煤矿井下作业最重要的运行设备之一，如皮带机控制质量出现问题，会引发皮带跑偏、打滑等故障。因此，皮带机地面集中控制系统，对于煤矿井下作业质量具有重要的影响。本文对井下皮带地面集中控制系统的改进设计进行研究，分析地下皮带地面集中控制系统的构成、原理；分析井下皮带机常见的故障。据此提出井下皮带地面集中控制系统的改进方案，保证皮带机整体运送效率，为井上管理人员提供皮带机实时运行情况，确保井下工作人员安全生产。

关键词：控制系统；改进设计；皮带机

前言：煤矿井下作业中，皮带机是最主要的应用器械。因此，通过地面集中控制系统，实现对皮带机的监督控制，对于煤矿作业来说具有重要的意义。井下皮带地面集中控制系统，在煤矿开采作业及运输作业中，发挥了重要的作用。融合了多类现代技术，实现了自动化的传送控制。通过井下皮带地面集中控制系统的改进设计，能够进一步为井下作业质量提供保障，同时提高生产效率、避免皮带机运行故障，解决皮带机异常噪声、跑偏、打滑等问题，加强对皮带机的集中控制功能，保证皮带机井下作业的安全、高效。

1. 井下皮带地面集中控制系统

井下皮带地面集中控制系统，是硬件模块与软件模块的集成。硬件模块涉及到了集中控制器，此外还包括驱动、电力、电控及PLC控制系统。为便于控制，还包含了显示器、检测仪器、各类传感器，以及电缆、磁力、起动装置等。软件部分，地面集中控制系统利用PLC控制系统，实现集中远程检测和控制，同时还包括信息通讯子系统、处理子系统以及软件程序管理子系统等。集控中心向通讯网络系统进行数据传输，利用控制分站将指令传送给操作台及控制箱，同时控制分站将控制指令传递给保护传感器。保护传感器会利用故障反应，反馈故障信息系统，据此完成故障自我诊断。PLC控制系统是整个地面集中控制系统的核心，其通过电信号与光信号之间的转换，连接地下设备，完成系统管控。通过编程及对点，向每个客户端及设备发送信息及指令，实现远程地面集中控制。

2. 井下皮带机常见故障

1.噪声故障故障

煤矿井下作业，环境较为复杂，皮带机的工作环境十分恶劣。皮带机出现异常噪声，不易被察觉。但异常噪声的出现，可能意味着皮带机出现机械故障，严重时会造成皮带机停车事故，影响井下作业安全。

2.跑偏故障

跑偏故障是较为常见的皮带机故障。这类故障是指，皮带受到物料冲击或物料堆放的重力影响，导致皮带向一侧偏移。如物料卸载或投放时出现分布不均匀的情况，更会加剧皮带跑偏故障。如跑偏故障不及时发现，将会引发皮带机生产效率的下降。

3.皮带断裂或打滑故障

长时间的高负荷运转，可能引发皮带张弛力下降，引发皮带断裂或打滑故障。皮带在承受物料冲击时，发生集中受力情况，也会引发皮带断裂或打滑故障。严重的皮带断裂或打滑故障，不仅会导致井下生产作业停工、影响煤矿产量，同时可能危害井下作业人员的人身安全。

3. 井下皮带地面集中控制系统改进方案设计

1. 改进方案原理

改进方案是利用机头控制器安装，实现跑偏、断裂、打滑、堆煤等转换信号的输入，然后通过信号，判断皮带机故障问题，及时输出控制开关闭合或打开等操作，完成皮带机启停控制。增加主运输皮带智能化调速功能，改进方案结合了视频监控组合，通过终端可视化管理，视频监管皮带机能耗、故障信息、出煤量、运行时间，进一步加强井下皮带地面集中控制系统功能，实现原煤运输节能降耗、降本增效效果。

2. 压力传感器设计

压力传感器设计，主要针对的是打滑故障的防控。压力传感器能够检测皮带张力的上限与下限，根据张力值，判断压力超出极限范围的情况，并及时将超限情况传递给地面控制系统，及时调整皮带张拉力。

3. 堆煤传感器设计

堆煤传感器是避免出现堆煤或皮带物料不均匀的情况。堆煤传感器安装在皮带搭接处，当皮带、机头等位置出现堆煤或物料不均匀时，就会及时报警，通过控制系统，执行故障处理或停车操作。

4. 跑偏传感器设计

跑偏传感器，安装在皮带两侧，当皮带跑偏时，会触碰到传感器压力感应位置，传感器及时将信号传输给控制系统，执行停车命令或完成皮带调整。

5. 速度传感器设计

速度传感器是考虑皮带速度与齿轮的啮合情况，对皮带运行速度进行严格控制。传感器分析与齿轮之间的间隙值，会感受到间隙值规律变化。皮带在传感器前端不断扫掠，扫掠过程中产生的电动势，会对传感器造成影响，传感器由此判断皮带速度，进行集中速度控制。

6. 主运输皮带智能化调速功能

对主要带式输送机运煤量进行监控，并能根据工作面出煤量对胶带机进行智能化调速，通过地面集中控制系统实现主运输系统一键启停。根据生产实际可采用顺煤流启车或逆煤流启车。

7. PLC电气控制系统优化

针对PLC控制系统优化，增加液压无源常开点，通过液压张紧实现控制信号的起停调整。此外，为进一步提升系统保护功能，在PLC控制箱内，增加急停开关接入点，实现传感器接入点与保护功能的优化对接。

8. 视频监控组合

视频监控组合，实现了远程可视化管理。从远程进行皮带机运行故障信息的监控。此外，能够同步监测皮带机出煤量、运行时间、能耗等参数。可视化设备同步提供皮带机信息参数的数据显示以及归档功能，便于对各类信息的查阅，完善对皮带机的检修。通过对参数的分析，可及时获取设备电能消耗情况，设备磨损情况，进一步延长设备使用寿命，达到减人提效的目的。

结语：通过对井下皮带地面集中控制系统的优化升级，能够实现井下皮带机地面集中监控；通过增设视频监控组合，进一步提升了地面监控有效性；多样化的传感器设计，能够实现跑偏、撕裂、堆煤等多方位的故障防护，及时完成皮带机运行风险预警，有效提高皮带机地面集中控制系统的自动化程度、提高生产效率、取得良好效益。不断完善井下皮带地面集中控制系统的各类功能，加快实现生产可视化、控制远程化、信息共享化、作业无人（少人）化、安全标准化。

参考文献：

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