皮带集控在晓南矿运输系统中的应用

王翀 毕红 许德轩

（1.铁法煤业（集团）有限责任公司晓南矿；2.铁岭市应急事务服务中心；3.中国煤炭工业协会生产力促进中心）

一、引言

皮带机在煤矿运输系统中发挥着重要的作用，从采面采出的煤炭通过各条皮带运输至主提升机运至地面。因为运输皮带较多，同时也涉及操作人员较多，随着科技的进步，煤矿智能化、自动化、信息化的逐步提升，皮带集控也开始进入煤矿参与皮带控制，有效地利用视频监控和操作人员集中控制相结合的方式，为皮带机安全平稳运行、高产高效提供了一种全新的控制方式。

二、概述

晓南矿现井下皮带运输系统共14 条皮带实现皮带集控组网，设置地点包括1#暗斜井、2 号暗斜井、中央斜上、西二一部、南翼东中巷皮带、14 层皮带中巷、15 层皮带中巷、中央平巷、北二皮带大巷等9 条主运皮带及南翼东1402 运顺一部、1402 运顺二部、东一400 中巷一部、东一400 中巷二部、东一400 运顺皮带等5 条采区皮带。其中2#暗斜井皮带机配套使用巡检机器人，并与皮带机控制系统关联，实现对皮带机损坏、超温、卡块、烟雾、温度、环境气体等异常情况的音视频报警、停机功能。

三、皮带集控优点

1.设备运行平稳故障率低，维护、维修简单易操作，故障现象、故障点在控制屏幕及保护主机上直观可见并语音报警，元器件集成化较高、不易损坏，整体更换简单方便，节省了查找故障及处理故障时间，为减少事故发生、安全生产提供保证。

2.智能化、自动化程度较高，全系统局域网连接，集中控制及视频监控整合一体，就地控制、集中控制自由切换，故障状态、视频画面存储追踪可查，通过程序控制实现逆煤流启动、顺煤流停止，保护自动停机并报警、井上下语音通话、沿线语音通话等功能。

3.安装皮带集控后，几部皮带安排一名巡检人员即可，改善了员工作业环境，改变了一人一岗的操作模式，达到了减人提效的目的。

四、减少皮带机司机岗位，节约人力成本支出

晓南矿现有14 条皮带为采区服务，正常每部皮带落货点及仓口都有皮带机司机看护的情况下，需要岗位人员56人，包括轮休人员。主要负责所有皮带机检修、巡检、日常缩机尾、皮带机开停气、落货点监护等工作，三班倒工作制。因退休人员逐年递增，岗位人员得不到及时补充，安装皮带集控后逐步合并皮带机司机岗位。现实际服务采区工作人员为30 人，共减少岗位司机26 人，节约人力成本每年约：4.5 万/人×年×26 人=117 万元。

五、皮带集控系统组成

整个系统由矿调度中央监控台、视频监视和扩音通讯系统，井下分区控制台、井下皮带单机保护控制箱、井下巡检机器人，设备在线故障诊断系统等组成。

1.调度室中央监控台

（1）调度室安设2 台控制上位机，皮带队调度安设1 台控制上位机，每台上位机安装相同的操作系统、组态软件，能独立操作，互相通讯，同等接收各种数据，数据保持同步，互为热备用。

（2）在调度室通过上位机，根据生产工艺流程，通过设定逆煤流、顺煤流启、停功能，实现系统分区皮带机或系统全部皮带机的自动运行，还可任意解锁，实现对单台设备的启停控制。

（3）调度上位机能够显示系统各皮带运行模拟流程信息、电流、电压、温度等信息以及传感器的状态信息。

（4）在集控状态下，中央监控台与井下控制系统通讯中断，皮带机能够自动停止运行并报警。

（5）中央监控台可接入互联网，实现厂家远程故障诊断处理、软件升级等功能。

附矿调度中心监控台画面，见图1。

2.视频监视和扩音通讯系统

视频监视系统主要由矿调度大屏幕、矿工业以太网、皮带队调度室监控室及井下各分站、隔爆高清云台摄像机组成。通过数台高清云台防爆摄像机组成的视频监控局域网，能够让地面调度室及井下分区操作人员清晰地看到各个皮带机机头、机尾、转载点、煤仓口等地点的实时监控画面，对集中控制起到重要辅助作用，便于故障停机、开停气现场情况等及时掌握、控制。扩音通讯系统由皮带机头IP 广播一部、扩音电话主机一部以及沿线每隔100 米设扩音电话一部，通过与KXJ9 皮带机保护控制箱配套使用组成。再通过以太网与矿调度室主机连接，能够实现调度室与区域内皮带机沿线语音通讯和故障报警及开停机语音提示功能，采区内各扩音电话间能够实现点对点通讯，极大方便了各部皮带间的检修联络，和故障点查找利于及时排除故障。

3.井下皮带机分区控制台

井下2#暗斜井及南翼东采区各设1 套本安型分区控制台，与矿用隔爆兼本安显示器配套使用，完成分区系统内皮带机的集控和分步控制功能，与调度上位机同步显示胶带机各个设备的运行情况以及故障报警。安装的防爆视频监视设备，视频图像与矿调度监视图像同步显示，并有存储功能。当皮带机保护动作时，控制系统主界面自动弹出保护动作位置点的视频监控画面。当煤流启动时，依次弹出启动皮带的视频监控图像。图像能上传到矿调度室、皮带队调度室大屏幕显示，见图2。

4.井下皮带单机保护控制箱

主要由KXJ9 皮带机保护控制箱及附属保护配件、缆线等组成，通过皮带机保护箱内PLC 可编程序控制器根据已编好应用程序对皮带机进行精准控制，按照煤矿安全规程规定安装有急停保护、堆煤保护、防跑偏保护，失速保护、烟雾保护、温度保护、张力下降保护、纵撕保护八大保护，保护采用集成电路控制，故障率低维修简便，通过长时间运行，运行稳定动作可靠，见图3。

（1）KXJ9 保护控制箱控制模式选择

控制模式选择共分三种控制方式，由开关F4 进行转换：

①F4 转至左侧为KXJ9 在就地模式下，由该就地控制箱控制本条皮带。

②F4 转至右侧为KXJ9 处于集控模式，由矿调度上位机或分区控制台实现对所辖皮带的集中控制，但联锁与否仍由调度室上位机执行。

③F4 转至中间时为KXJ9 处于检修模式，此时无论任何控制台都不能启动皮带机。

（2）调度上位机及分区控制台操作方式

①就地操作时，F1 为启动开关，F2 为停止开关，F3 为前一部皮带联锁解除开关用于检修时使用。

②矿调度集控及分区控制台操作：故障为红色，正常运行为绿色，无动作为灰色，输出信号为黄色。

将鼠标移动至操作屏幕对应皮带区域的启动按钮上，点击启动按钮，则本条皮带启动，停止、复位按钮功能对应。顺煤流启动时，按照从转载机头到煤仓的皮带顺序依次启动皮带。停止时仍然按照此顺序停机。逆煤流启动时，按照从煤仓到转载机头的皮带顺序依次启动皮带，停止时按照从转载机头到煤仓的皮带顺序依次停机。

（3）常见故障判断分析

①保护动作：此状态栏显示对应皮带的保护动作信息，能够准确地显示出故障点。如上图所示，北一15 层中巷皮带19 号闭锁动作，需闭锁开关人工复位后，在点击复位按钮才能清除故障，方可允许再次启动皮带机。

②系统故障：此状态显示总故障有两种情况：

其一，该条皮带有保护动作。其二，该条皮带PLC 掉线。

第一种故障可以待保护恢复后正常复位操作。

第二种故障，常见问题为KXJ9 就地控制箱断电，分区控制台无法读取KXJ9 信号导致。

③KXJ9 故障显示：指示灯对应的保护动作后，会由灰色转变为红色。对应在报警信息记录中提示该保护动作的时间等信息。右侧红色字体为沿线撕裂、跑偏、闭锁的位置信息。

④输出输入信息显示：当皮带启动后，1 号电机端口正常输出，则第二个指示灯会由灰色变为黄色，当PLC 在预定时间内接收到1 号电机运行反馈信号，则第一个指示灯变为绿色（如2#电机），否则显示电机启停故障。

⑤张力故障：当皮带张力显示数值在正常范围之内，张力故障指示灯常绿。

当皮带张力显示数值低于或高于预设值时，张力故障指示灯由绿变红，显示张力故障。

五、结束语

智慧矿山建设是煤矿未来发展的趋势，是提高煤矿安全生产水平，减人提效的重要途径。通过对我矿皮带机集中控制的改造，实现了皮带机远程启停，现场生产环境、运行数据实时监控，保护故障状态自动报警停机等功能，我们也要借助科技力量顺势而行，努力打造煤矿智能自动化，为了煤矿安全生产助力。以后在工作中更要学习新知识、高科技，更多的服务于煤矿，为煤矿安全生产保驾护航。