智能调速皮带装置的应用

刘宇新 初 静 张建忠 陈 伟

（1.铁煤集团公司晓明矿选煤厂，辽宁 调兵山 112700；2.铁煤集团东辰煤炭公司，山西 吕梁033000；3.铁煤集团公司生产技术部，辽宁 调兵山 112700）

0 前言

在安有在线测灰仪的洗中块皮带上安装传感器，测量皮带上煤层的厚度，根据测量皮带输送机上煤层的厚度，通过皮带变频器随时调整皮带的转速，煤量小皮带变慢，煤层的厚度就增大，从而保证煤层厚度稳定，满足了在线测灰仪对质量厚度的测量要求，保证测灰仪只要有煤通过就有测量灰分值显示。同时将采集测灰仪输出的灰分信号，与测量的煤层厚度进行相关分析，给出“灰分修正值”，为灰分闭环控制提供可靠的灰分数据。

1 改造前存在的主要问题

原来安装在洗中块胶带输送机上的ZZ-89A型在线式γ射线煤灰分仪，在刮洗或块煤率较低时，煤层太薄，测灰仪测不出数据或测试结果不准确，不能用于跳汰机自动化控制系统指导洗煤生产。

2 智能调速皮带装置的安装

晓明矿选煤厂使用的ZZ-89A型在线式γ射线煤灰分仪，安装在洗中块胶带输送机上，在跳汰机处通过LED显示在线测得的数据，用于指导洗煤生产，但在线测灰仪经过皮带的煤层质量厚度有要求，如果煤层太薄，测不出数据或测试结果不准确，近几年随着采煤机械化程度和洗煤入洗比率的提高，洗中块瞬时产率降低，即洗中块胶带输送机上的煤层薄，测灰仪不显数，不能指导洗煤生产，为此，研究决定在洗中块胶带输送机上安装智能调速控制装置，通过智能调速控制装置根据煤层厚度实时调整皮带的转速，保证煤层厚度的稳定，满足测灰仪的测量要求，同时与跳汰机自动控制系统相连接，实现灰分闭环控制，即保证了洗产品质量，又提高了洗煤效率。

在洗中块胶带输送机电动滚筒上安装智能调速变频器，使其能根据胶带输送机上煤层的厚薄调整皮带的转速，以此来增加煤层的瞬时厚度。

2.1 调速皮带智能控制系统的功能

调速皮带智能控制系统完成两种功能：

（1）根据测量皮带输送的煤层厚度实时调整皮带的转速，保证煤层厚度的稳定，满足测灰仪的测量要求。

（2）采集测灰仪输出的灰分信号，与测量的煤层厚度进行相关分析，给出“灰分修正值”，为“灰分闭环控制”提供可靠的灰分数据。

2.2 控制连接的结构方式

调速采用变频器控制。根据变频器的特点，采取“就近安装，远方控制”，即变频器机柜安放在调速电机附近，而控制是由跳汰控制机柜内的专用PLC实施，避免变频器对控制系统的干扰。

为了防止变频器的损坏影响生产，加设了“接触器后备”的控制模式：一旦变频器发生故障，可将机柜内变频器负荷侧的皮带电机接线卸下，接至接触器的输出侧，送上接触器的电源，由变频机柜右侧的“起、停”按钮手动控制皮带电机起停即可。

2.3 三种控制方式

正常条件下调速皮带智能控制系统有三种控制方式：集中控制（自动）、本地控制（自动）、手动控制。三种控制方式都是在“调速皮带智能控制系统”机柜面板上进行设定。其中“手动控制”为强制性操作，当把开关切换到“手动”位置时，由人工调节机柜面板上的调节旋钮即可控制皮带的转速快慢。这样设置是为了在紧急条件下现场工人的直观操作而设置的。

当把“手/自动”开关切换到“自动”位置时，对应着“集中控制”和“本地控制”两种操作：

（1）当开关位于“集中控制”时，皮带由选煤厂集控信号控制启、停，运行过程中皮带速度根据被测煤层的厚度自动调节。

（2）当开关位于“本地控制”时，皮带的控制权转交到触摸屏面板的“调速皮带智能控制系统”画面，这时在触摸屏左上角的“系统开/停”触摸按钮起到控制调速皮带开、停的作用，故称为“本地控制”。在“本地控制”状态下，运行过程中的皮带速度依然根据被测煤层厚度自动调节。

在“集中控制”条件下，触摸屏上的“系统开/停”触摸按钮不起作用，即不能起到控制作用。

在画面左上角的“系统开/停”触摸按钮旁边有三个小长方形指示灯，分别指示远方“调速皮带智能控制系统”机柜面板开关的设置状态。

2.4 “调速皮带智能控制系统”画面

仅有“调速皮带/厚度设定”为设定值，一般取该值为7cm；其它均为观察值。画面中的实时曲线部分下部，对表达各种测量值的颜色分别进行了说明，大致可分成3组：

（1）厚度设定、厚度实测、转速反馈，分别表征皮带运输的煤层厚度与皮带转速的相关关系。应注意的是：厚度设定、厚度实测的单位是厘米（cm），而转速反馈的单位是100%×10,为的是与实时曲线的共用刻度配合。

（2）灰分设定、灰分测量、灰分修正、灰分平均是一组相关数据，单位是真实灰分值。其中“灰分设定”是在另外其它三个画面中设定的；“灰分测量”测得的是测灰仪输出的两分钟的平均灰分；“灰分修正”是经过处理后用于“灰分闭环控制”的灰分值；“灰分平均”为二十分钟的灰分平均值。

（3）“二段设定”曲线的单位是厘米（cm）,是“跳汰机二段的设定值/10”，缩小10倍是为了与实时曲线的共用刻度相配合，在同一画面中来比较灰分的变化与二段设定值的相关关系，即体现出“灰分闭环”的控制作用。

实时曲线中的“灰分测量”为测灰仪输出的两分钟的平均值，体现出入洗煤质的变化和“给煤/排料/灰分闭环三重调节”的效果；“灰分平均”为二十分钟的灰分平均值，集中地体现了洗产品质量的波动范围。

3 使用效果

此项技术的应用，不但发挥了在线测灰仪的作用，而且与跳汰机自动化系统相连接，实现了洗煤自动化的“给煤/排料/灰分闭环三重调节”，取得了良好的效果，即保证了洗产品的质量，又提高了洗煤回收率。此项技术在铁煤集团公司内部得到推广应用。

跳汰机的数量效率由改造前的96.75%提高到改造后的97.38%，提高了0.63%；改造后矸中含煤指标改造前降低了0.95%。

4 效益分析

4.1 效益测算

2012年实际入洗原煤76.75万吨，洗选产品理论产率为72.65%，洗煤数量效率由之前的96.75%，提高到之后,97.38%，洗产品平均售价为691.69元/吨，则年增加的经济效益为：

4.2 社会效益

自从安装智能调速皮带装置，在线测灰仪从分发挥了作用，时时起到指导洗煤生产的作用，使产品质量有了保证，尤其是洗中块成为整个集团公司的拳头产品，赢来了更多的用户，为晓明矿增收创效。