摘 要：面向煤礦帶式輸送機系統(tǒng)，設(shè)計帶式輸送機順煤流啟動控制系統(tǒng)，并結(jié)合帶式輸送機煤量實時檢測，確定速度自動平滑調(diào)節(jié)的節(jié)能方案。通過現(xiàn)場改造工程實測，本系統(tǒng)可實現(xiàn)帶式輸送機運輸系統(tǒng)順煤流啟動，并可根據(jù)煤流量大小自動調(diào)節(jié)帶式輸送機速度，節(jié)能和安全效益顯著。
關(guān)鍵詞：煤礦;帶式輸送機;節(jié)能;順煤流啟動;變頻調(diào)速
當前在我國煤礦企業(yè)的生產(chǎn)過程中，帶式輸送機是主要運輸設(shè)備，采用集控系統(tǒng)逆煤流啟動、定速運行，存在帶式輸送機空載、輕載運行的問題，造成電能的浪費和設(shè)備磨損。
本文以某煤礦井下帶式輸送機運輸系統(tǒng)改造為例，通過采集帶式輸送機上料流傳感器信號，經(jīng)智能控制系統(tǒng)計算分析運送物料運輸情況，與變頻器相配合，實現(xiàn)帶式輸送機機智能調(diào)速運行，實現(xiàn)“煤多快轉(zhuǎn)，煤少慢轉(zhuǎn)，無煤停車”和 “順煤流起車”，降低帶式輸送機電耗，提高運輸系統(tǒng)運行效率，實現(xiàn)井下運輸系統(tǒng)無人值守。
1 帶式輸送機智能控制系統(tǒng)組成
帶式輸送機智能控制系統(tǒng)主要包括智能控制系統(tǒng)、智能控制箱、隔爆兼本質(zhì)安全型變頻器、帶式輸送機保護裝置、料流傳感器、視頻監(jiān)控智能報警系統(tǒng)等，并將各子系統(tǒng)監(jiān)控數(shù)據(jù)匯集處理，實現(xiàn)系統(tǒng)自動運行、智能保護的功能。
1）智能控制系統(tǒng)，采用分布式控制結(jié)構(gòu)，利用工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)，在帶式輸送機控制分站之間建立通信，實現(xiàn)帶式輸送機運輸系統(tǒng)的集中控制。
2）智能控制箱，內(nèi)置可編程控制器PLC，采集變頻器、傳感器數(shù)據(jù)及外部命令，分析設(shè)備運行狀態(tài)、物料狀態(tài)、故障狀態(tài)等，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的智能節(jié)能運行。
3）帶式輸送機保護裝置，可實現(xiàn)對相關(guān)設(shè)備（給煤機、破碎機）的聯(lián)鎖控制，具有各種保護和報警預(yù)告功能。
4）料流傳感器，是控制系統(tǒng)的主要監(jiān)測設(shè)備，本方案采用微波型料流傳感器。運輸系統(tǒng)啟動時，可準確監(jiān)控各帶式輸送機煤量，調(diào)整運輸系統(tǒng)運行速度。
5）設(shè)備開停傳感器，煤流系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備均配置設(shè)備開停傳感器，準確反饋各設(shè)備是否運行，并與料流傳感器配合，控制系統(tǒng)能準確掌握運輸系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備運行狀態(tài)。
6）視頻監(jiān)控智能報警系統(tǒng)，集成視頻分析原理、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)，監(jiān)視和記錄井下工作現(xiàn)場的安全生產(chǎn)情況，避免違規(guī)作業(yè)，及時發(fā)現(xiàn)事故隱患。
2 運輸系統(tǒng)改造方案
某煤礦井下12#煤層現(xiàn)有5條帶式輸送機，分別為2#、3#、5#、7#、綜采工作面帶式輸送機，將上述帶式輸送機全部進行智能化改造，井下煤炭運輸流程如下：
綜采工作面轉(zhuǎn)載機→綜采工作面帶式輸送機→7#帶式輸送機→5#帶式輸送機→3#帶式輸送機→2#帶式輸送機
2.1 改造前運輸系統(tǒng)存在問題
�、僭袔捷斔蜋C為人工控制，操作分散，流程繁瑣;②帶式輸送機為直接啟動，起動電流和機械沖擊較大，帶式輸送機震動、顛簸，產(chǎn)生灑煤、接頭損壞等問題;③帶式輸送機運行功率因數(shù)較低，在0.4-0.6左右;④采用逆煤流啟動方式，下游帶式輸送機長時間空載運行。
2.2 本系統(tǒng)改造方案
對現(xiàn)場帶式輸送機存在問題的總結(jié)，并與現(xiàn)場運行人員探討解決方案，提出以下改造方案：
①現(xiàn)有帶式輸送機增加礦用集成式能效變頻器，實現(xiàn)調(diào)速和軟啟軟停功能。②在帶式輸送機機尾處安裝料流傳感器。③煤流系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備均配置設(shè)備開停傳感器。④帶式輸送機機頭增加礦用高清數(shù)字攝像機，將視頻數(shù)據(jù)上傳至智能控制系統(tǒng)。
2.3 控制運行方案
本次改造實現(xiàn)了帶式輸送機系統(tǒng)順煤流起車功能、智能調(diào)速功能，并提升帶式輸送機運輸系統(tǒng)控制水平，達到地面遠程集中控制，運輸系統(tǒng)無人值守。
�。�1）順煤流起車。順煤流起車是在整條線路帶式輸送機將物料卸空時應(yīng)用。如果遇到檢修或者故障停機時，請根據(jù)情況選擇啟動方式，控制系統(tǒng)具備順煤流、逆煤流、手動等多種啟動方式，滿足用戶使用需求。先啟動綜采工作面帶式輸送機，待綜采工作面帶式輸送機啟動后，再啟動綜采轉(zhuǎn)載機、刮板輸送機，待煤流運行到機尾料流傳感器時，啟動下游帶式輸送機。
�。�2）智能調(diào)速。由于帶式輸送機上的物料流量是連續(xù)的不規(guī)則的，為使控制系統(tǒng)弱化對煤量波動敏感性，本系統(tǒng)根據(jù)煤量變化值，設(shè)定速度調(diào)整的區(qū)間，在各個區(qū)間之間設(shè)置補償量，減少調(diào)速的波動和頻次，穩(wěn)定平滑調(diào)整帶速，有效避免變頻器保護誤動作或者機械沖擊振動。當運輸系統(tǒng)啟動完成后，并且開啟了節(jié)能調(diào)速功能，下游帶式輸送機會根據(jù)上游料流傳感器檢測的煤量，調(diào)整帶速。
3 運輸系統(tǒng)改造節(jié)能評價
3.1 效果分析
通過改變帶式輸送機的運行速度來實現(xiàn)節(jié)能，通過現(xiàn)場實測，改造前后對比，帶式輸送機運輸系統(tǒng)噸煤電耗2.7kwh/t減少至1.6kwh/t，減少電耗約為62%，年節(jié)能約為57萬元，并減少帶式輸送機運行人員12人。
3.2 延長設(shè)備使用壽命
帶式輸送機節(jié)能運行后，因帶式輸送機整機的機械損耗降低，節(jié)省費用非常明顯。
4 結(jié)論
帶式輸送機作為礦井主要運輸設(shè)備，是建設(shè)綠色礦山的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本方案以建設(shè)高產(chǎn)高效礦井為目標，貫徹無人則安的理念，綜合變頻調(diào)速技術(shù)、煤量檢測技術(shù)、智能控制技術(shù)、遠程監(jiān)控技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等，通過現(xiàn)場實際運行檢驗，實現(xiàn)帶式輸送機順序啟停，智能調(diào)速，全運輸系統(tǒng)無人值守，并達到良好的節(jié)能效果，通過崗位替代和設(shè)備自動化升級從根本上提高煤礦安全。
參考文獻：
[1]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.帶式輸送機工程設(shè)計規(guī)范：中國計劃出版社，2008.
[2]國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局.煤礦安全規(guī)程：煤炭工業(yè)出版社，2016.
[3]煤礦帶式輸送機設(shè)計與制造關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用.中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2013.
[4]帶式輸送機工程設(shè)計與應(yīng)用.冶金工業(yè)出版社，2015.
