矿用带式输送机综合运行控制系统的研究

2021-04-08韩文丽

机械管理开发 2021年2期

韩文丽

（西山煤电集团公司官地煤矿，山西太原 030022）

引言

带式输送机是一种依靠输送带和驱动滚筒间的摩擦力带动输送带运行的机械设备，具有结构简单、运输量大、经济性好的优点，是煤矿井下物料运输的核心装备。随着输送机不断向着高带速、长距离、大运量方向发展，输送机在运行时暴露出带速无法根据实际运量进行调整、易打滑、易跑偏的问题，严重影响了井下物料输送的经济性和安全性。本文分析一种新的矿用带式输送机综合运行控制系统，该系统采用了集成控制的模式，通过超声波传感器对落煤量进行监测并根据监测结果调整输送机的运行带速，实现了输送机在不同运量下的经济性运行，同时通过设置各类传感器对输送带运行时的带速、张紧力等进行监控、调节，可确保输送机运行时的安全性。

1 输送机综合运行控制系统结构

根据多级带式输送机联动运行要求和煤量匹配运行需求，新的带式输送机综合运行控制系统应能够满足在各种工况下对煤量检测、输送机带速调整、输送机运行状态监测的需求，应具备高度智能化和简易化控制需求，该输送机综合运行控制系统整体结构如图1 所示[1]。

监测传感器设备主要用于对输送机系统运行过程中的煤量、带速、驱动电流、电压等进行监测，为综合控制系统的调整提供基础数据信息，是整个控制系统的“眼睛”。PLC 控制中心用于对传感器监测的各类数据进行分析，输出控制指令，确保整个系统的安全稳定运行，是整个控制系统的“大脑”。变频控制器在接收到控制中心传输的控制指令后对输出的电压和电流进行调整，实现对输送机驱动电机运行状态的调整，最终实现对输送机运行状态的控制。

图1 带式输送机综合运行控制系统结构示意图

煤量监测装置为该运行控制系统的核心，用于对落煤点的落煤量进行监测，为输送带的带速调整提供依据。传统的利用称重仪表作为煤量监测的方案安装步骤繁琐、监测精度低、受落煤时的冲击大，因此无法满足长期稳定的监测控制需求。经过对多种监测方式的对比，最终选择了超声波监测方案，利用超声波的多点监测技术[2]，实现对落煤点处落煤量的精确监控，结构简单，监测精度高，使用寿命长。

该控制系统采用了负反馈调节控制模式[3]，超声波传感器对输送带上的煤量情况进行实时监测，速度传感器对各输送带的运行带速进行监控，PLC 控制中心对该煤量下的匹配带速进行分析，若当前带速满足节能带速需求则不进行调整，若不满足节能带速需求，则输出调节信号调整对应输送机的变频器输出信号，对输送机的运行带速进行调整。系统持续的对输送机带速和煤量匹配情况进行监控、调整，确保输送机在整个运行过程中安全稳定。

2 控制系统硬件布置结构

各类传感器设备是带式输送机综合运行控制系统的核心，其选型和布置位置的合理性直接关系到输送机综合运行控制系统的运行稳定性，该控制系统的传感器设备主要包括超声波传感器、跑偏监测器、防滑监测器、速度传感器、温度传感器等，各类传感器的布置结构如图2 所示[4]。

超声波传感器布置在输送机的落煤点，主要是利用声波对煤量情况进行监测，为了确保使用稳定性，所选择的超声波传感器为UM30-2 传感器。

图2 综合运行控制系统传感器布置结构示意图

当输送机的带速突变或者张紧量不足时会导致输送带和驱动滚筒间的摩擦力不足，一旦发生打滑会导致输送带磨损加剧，严重影响输送带的使用寿命。系统的打滑保护是将输送带的张力传感器设置在输送带上，一旦张力不足将发出控制信号传递给控制中心控制调整输送带的张紧力。

输送带发生跑偏后会导致撒料，输送带磨损加剧等，在该综合运行控制系统中，在输送带的两侧设置了防跑偏触杆，一旦输送带发生跑偏，系统将发出调节指令，通过调整输送带的运行带速和张紧力来对跑偏进行校正，确保输送带运行的稳定性。

对输送带运行速度的调节是该综合控制系统的核心。本文选择GSG8 型光电式速度传感器，其采用光电码盘计速方式，使传感器紧贴输送带实现对输送带运行带速的精确监控。温度传感器主要是对输送机周围的环境进行监测，避免发生火灾导致安全生产事故，传感器可选择PT-100 型热敏电阻传感器，监测精度高，可靠性好。

3 输送机综合运行控制系统应用效果

目前该输送机综合运行控制系统已经在多个煤矿广泛应用，控制系统界面如图3 所示。

通过实际应用，该综合运行控制系统能够实现对输送机运行过程中煤量-带速自动匹配、输送机张紧力自动调整、跑偏后的自动调整等。输送机在运行时的耗电量比优化前降低了13.6%，运行时的平均带速比优化前降低了16.3%，而且输送机在运行过程中的跑偏、打滑故障比优化前降低了89.2%，显著地提升了输送机系统的运行经济性和可靠性。