自动化控制在煤矿井下皮带运输系统中的应用

2020-11-26段志刚

商品与质量 2020年22期

段志刚

中煤第一建设有限公司第十工程处河北邯郸 056000

1 皮带自动化控制系统的特点

1.1 运作成本不高

煤矿井下皮带控制系统利用远程分布模式，能够降低机组布线数量，以此来减少其运作成本，并不影响运作效率。皮带自动化控制系统的稳定性较高，并且还能够进行软件系统的调整，实现功能性的转换，降低重新设计繁琐的流程。同时，皮带自动化控制系统还具备一定的故障自检性能，能够有效降低系统出现故障的概率，降低后期维修及维护的成本，并在发生故障后能够及时检测故障，为之后的故障维修提供便利[1]。

1.2 全分布式系统结构

煤矿井下皮带自动化控制系统主要是全分布式结构，不仅可以实现井下的自动化控制，同时也能够为地面工作带来便利，在主机以及其他分机中，有着较强的关联性，但却又不会相互影响，在发生故障或其他重大异常事件时，能够避免连锁效应。

1.3 自动化控制

在开展信息管理工作时，操作人员能够做到远程的信息接收与处理，以及设备监管等工作。自动化系统能够利用网络来实现动态化监管，并进一步改进生产监控的各项内容。在各生产过程中，数据的收集和处理，都需要具备一定实时性，而远程控制井下皮带运输系统和监控系统进行结合，则能够进行图像及视频监控，确保各生产流程的稳定进行，以及监控各流程的安全等，并实时共享控制系统与生产管理系统中的信息[2]。

1.4 自动化故障检测及诊断

皮带自动化控制系统具备自动故障检测及诊断性能，比如系统传感设备以及PLC。若是系统在运作时出现信号干扰或其他方面的故障现象，那么系统则会即刻进行自动化检测，在检测到故障位置、故障起因、故障情况后，进行警报的发动。

2 皮带自动化控制系统的主要功能

2.1 保护功能

煤矿井下皮带自动化控制系统具有一定的保护能力，其主要分为三个层面：首先，电流保护。若是机组的电流出现异常偏高的现象，那么很有可能会对电机造成较大的破坏。在皮带自动化控制系统中，可以通过增设电流变送器的方法来监测电机中的电流信息，若是电流出现异常过大的现象，那么会及时进行停机处理，避免对电机造成损伤导致烧毁的现象；其次，故障保护。在皮带自动化控制系统运作时，若是皮带的运输距离过大，那么也会提高故障的产生概率，因此在沿线等部分需要增设保护开关，利用信息识别技术来针对故障发生的位置等信息进行鉴别，以及对故障位置以及信息进行保护；最后，温度保护。在运输机运输时，若长时间工作则会产生大量的热量，而电机若是温度过高，那么会对运输机造成威胁，极易导致电机故障等现象。

2.2 硬件方案

为应对井下复杂的工作环境，随时预警皮带运输系统可能存在的安全隐患及设备故障信息，精确获得需要检测的数据，对输送机进行实时保护，保障其安全稳定运行，对各部分硬件设备进行了相应选型。

（1）PLC 主控制器。PLC 主控制器在自动化控制系统中扮演着重要的角色，通过它可实现对带式输送机的故障预警、故障保护、电机启停。根据自动化控制系统所要实现的功能需求，本文选用德国西门子S7-300 系列PLC 作为主控制器。

（2）皮带跑偏检测。单元跑偏传感器选用型号为 GEJ30，可对带式输送机的皮带跑偏情况进行检测。将跑偏传感器安装在带式输送机底座两侧，布设间隔为 30 ～50 m，不限制安装数量，并且均为并联连接。传感器设定一定的阈值，当皮带偏离值超过阈值时，PLC主控制器会接收反馈信息，并进行保护控制，同时标识跑偏区域，工作人员可根据标识区域对跑偏皮带进行详细检查并更换。

（3 ）皮带堆煤检测。单元堆煤传感器选用型号为 GUJ30，将堆煤传感器安装在皮带输送机低洼处。当发生堆煤现象时，堆煤传感器将信号向PLC 主控制器实时传送，此时控制器显示超出安全值并启动相应保护机制，同时标识堆煤具体区域，工作人员可根据标识区域对堆煤情况进行处理[3]。

（4）皮带打滑检测。单元选用型号为KG5007A 的速度传感器对皮带打滑现象进行检测，将速度传感器安装在皮带运输机端头滚筒及皮带中部。PLC 主控制器通过设定值与实际值的速度差值比对开判定皮带是否产生打滑现象，适时启动控制保护系统，并组织工作人员对故障点进行检查并进行故障保护。

（5）皮带撕裂检测。单元撕裂传感器选用型号为 GVD1200，将其安装在皮带运输机端头张紧设备内。带式输送机在正常工作过程时张紧力一般为固定值，当该数值减小时即可视为皮带撕裂，此时立即关停带式输送机并启动保护机制，及时组织工作人员对存在问题的胶带进行更换。