煤矿带式输送机集控系统设计应用.pdf

收稿日期2019－12－04 煤矿带式输送机集控系统设计应用 李兴 （山西怀仁峙峰山煤业有限责任公司， 山西朔州038300） 摘要为了提高煤矿带式输送机自动化控制水平，降低输送机运输故障率，减少输送机卸载点粉尘浓度，针对传统输送机在运输物料时存在的技 术难题，对带式输送机安装一套集控系统。分析了系统结构及原理，并进行了实际应用，应用效果表明系统实用性强，故障率低，可实现自动拣 矸的目的，使输送机卸载点粉尘浓度降低至50 mg/m3以下，具有显著成效。 关键词矿用；带式输送机；集控系统；结构原理；应用分析 中图分类号TD67文献标志码A文章编号1009－9492 2020 06－0101－02 Design and Application of Centralized Control System for Belt Conveyor in Coal Mine LI Xing （Shanxi Huairen Shifengshan Coal Industry Co., Ltd., Shuozhou, Shanxi 038300, China） AbstractIn order to improve the automatic control level of coal mine belt conveyor, reduce the failure rate of conveyor transportation, and reduce the dust concentration at the unloading point of conveyor, in view of the technical problems existing in the transportation of materials by the traditional conveyor, a set of centralized control system was installed for the belt conveyor. The structure and principle of the system were analyzed, and the practical application was carried out. The application results show that the system has strong practicability and low failure rate. The purpose of automatic gangue picking can be realized, and the dust concentration at the unloading point of the conveyor can be reduced to less than 50 mg / m3, with remarkable results. Key wordsmining; belt conveyor; centralized control system; structural principle; application analysis DOI 10. 3969 / j. issn. 1009-9492. 2020. 06. 040 第49卷第06期Vol.49No.06 机电工程技术 MECHANICAL ELECTRICAL ENGINEERING TECHNOLOGY 李兴. 煤矿带式输送机集控系统设计应用［J］. 机电工程技术，2020，49（06） 101-102. 0 引言 矿用带式输送机是煤矿重要运输工具之一，它具有便于 安装维护、运输量大、实用性强等优点[1]，但是在实际煤矿生 产过程中由于传统带式输送机输送机自动化水平限制，无法 实现集中控制以及大块物料自动筛选，输送机在运输过程中 经常出现断带、撕带等事故，而且输送机机头处传统喷雾洒 水降尘效果差，导致卸载点粉尘浓度高，降低了作业环境质 量标准化，威胁着采掘工作面安全高效运输。 峙峰山煤矿井下掘进工作面主要采用 SSJ-800型带式输 送机搭接盘区输送机对工作面煤矸进行联合运输，该输送机 采用双电机驱动方式，电机功率为40 kW，最大运输长度为 200 m，输送带宽度为0.8 m，运输量为750 t/h，该输送机主要 利用机头滚筒转动，通过摩擦作用带动输送带运转，从而实 现物料运输；但是由于传统 SSJ 型带式输送机自动化水平 低、设备安装地点复杂，导致输送机在使用过程中经常出现 故障[2]，不仅增加了输送机维修成本费用，而且影响着巷道安 全快速掘进。 。 1 输送机在运输过程中主要问题 （1）由于峙峰山煤矿巷道掘进过程中矸石量大，造成大 块煤矸在运输过程中对输送带磨损严重，甚至导致输送机撕 带、断带等事故，而采用传统人工拣矸时不仅劳动强度大， 而且人工拣矸容易出现漏捡的情况。 （2）SSJ-800型带式输送机输送带的运行速度为1.5 m/s， 输送机与盘区输送机搭接高度为2.3 m，而且搭接位置没有安 装缓冲装置，上皮带的矸石会直接撞击下皮带，造成下部皮 带断裂、跑偏事故[3]。 （3） 峙峰山煤矿掘进煤层相对破碎，煤尘挥发性大， 选煤厂粉尘浓度比较大，在原煤输送带头部浓度能够达到 1 200 mg/m3。巷道在掘进过程中主要在头部安装喷雾装置来 降尘，但是由于煤尘较大，常常发生喷水口堵塞的现象效果 不佳，而且容易产生大量煤泥。 2 集控系统设计 峙峰山煤矿为了能够降低人工拣矸劳动强度，提高输送 机自动化水平，设计了一套集控系统，该装置不仅能够降 低空气中煤尘的浓度，还能避免搭接处矸石对输送带的破 坏作用[3]。 2.1 系统组成 集控系统主要组成部分包括煤矸筛选装置、自动洒水 装置、矸石缓冲装置、PLC控制柜及馈电联锁开关。 （1）煤矸筛选装置主要组成部分包括激光扫描器、控 制面板、信号线、重力感应装置、可伸缩支架，如图1所示。为 了达到最佳的效果，设计人员将该装置安装在输送机前25 m处。 （2）自动洒水装置主要组成部分包括烟雾装置、粉尘 测量器、水泵、液压管及喷头。为了达到最佳的效果，设计 人员将该装置安装在矸石缓冲装置内，距输送机机头水平距 离和垂直距离均为0.4 m。 （3）矸石缓冲装置主要组成部分包括封闭外壳、受料 平台、检修门、检修平台及旋转式卸料口。设计人员将该装 101 置安装在输送机机头架处。 （4） PLC 控制柜主要组成部分包括显示大屏、信号 灯、接线端口及信号处理器。矸石缓冲装置及粉尘测量器通 过信号线连接到PLC控制柜，各类信号可以及时传递到PLC 控制柜进行处理，处理后的指令通过线缆传递到馈电联锁开 关，馈电联锁开关接到信号后控制电机电源的开闭[4]。 2.2 系统工作原理 2.2.1 筛选装置 筛选装置开启后激光发射仪发射连续激光信号，控制面 板接收激光信号，激光发射仪的安装位置在输送带上方0.4 m 处。实际生产中，当输送带上有大块矸石经过激光发射仪 时，激光信号会被阻挡，控制面板接收不到激光信号后会将 指令传递到PLC控制柜，PLC控制柜将关闭输送机电源的指 令传递到联锁开关[5]，联锁开关接收到关闭输送机电源指令后 及时关闭。 当输送带停止运转后，由现场人员将输送带上的大块矸 石进行清理，输送带上皮带下方安装的重力感应器检测到矸 石清理完毕后，经过复位后将信号传递到PLC控制柜，PLC 控制柜将开启输送机电源的指令传递到联锁开关，联锁开关 接收到开启输送机电源指令后及时开启[6]。 2.2.2 喷雾装置 粉尘检测装置可以人工设定动作值，按照选煤厂浓度设 定动作值为100～800 mg/m3之间。 当安装在机头位置的粉尘检测装置检测到周围浓度大于 800 mg/m3时，粉尘检测装置会将信号传递到 PLC 控制柜， PLC控制柜将开启喷雾装置电源的指令传递到联锁开关，联 锁开关接收到开启喷雾装置电源指令后及时开启高压水泵， 喷雾装置开始除尘作业。 当安装在机头位置的粉尘检测装置检测到周围浓度小于 100 mg/m3时，粉尘检测装置会将信号传递到 PLC 控制柜， PLC控制柜将关闭喷雾装置电源的指令传递到联锁开关，联 锁开关接收到关闭喷雾装置电源指令后及时关闭高压水泵， 喷雾装置停止除尘作业[7]。 2.2.3 煤流缓冲装置 技术人员在煤流缓冲装置内交错布置两个缓冲平台，两 个缓冲平台的垂直距离为0.8 m；原煤的煤流速度为1.5 m/s， 在经过第一个缓冲平台受到撞击后降低速度同时运行轨迹改 变为原来相反的方向，在经过第二个缓冲平台受到撞击后速 度再次降低同时运行轨迹改变为原来的方向，原煤垂直地落 在下方输送带，经过两个缓冲平台后原煤的速度会降低到 0.8 m/s。经过两个缓冲平台后的原煤再次进入矸石筛选装 置，现场操作人员可以通过检修门进入矸石筛选装置对大块 矸石进行清理。 3 系统优点及效果分析 3.1 优点 带式输送机集控系统具有以下优点 （1） 该装置稳定性强，成本低，便于检修人员的维护， 整套设备的安装成本为3万元； （2）该装置能够大大降低工作人员的劳动强度，而且灵 敏性较高[ 8 ]，能够避免大块矸石进入选煤装置； （3）粉尘监测装置与PLC控制柜联锁，能够有效保障选 煤厂的除尘效果，而且还能避免原煤严重积水； （4）选煤缓冲装置能够有效降低原煤的速度，人工旋转 卸料口可以保证原煤均匀的落在下方输送带上，避免了原煤 对输送带冲击。 3.2 实际应用效果分析 2019年2月，对某井下两个掘进工作面中SSJ-800型带式 输送机各安装了一套集控系统，2019年8月，通过6个月实 际应用效果观察发现，安装该系统后，解决了传统带式输送 运输大块煤矸石时造成的输送带撕带、磨损等技术难题，降 低了人工拣矸的劳动作业强度，未发生撕带事故；同时该系 统应用后，控制了输送机机头粉尘浓度，使粉尘浓度降低至 50 mg/m3以下，保证了输送机运输作业环境。 4 结束语 针对某煤矿掘进工作面SSJ-800型带式输送机在使用过程 中出现的大块矸石撕带、卸载点粉尘浓度高、集中控制自动 化水平低等技术难题，对输送机安装了一套集中控制系统， 提高了带式输送机自动化控制水平，降低了输送机在运输物 料时故障率，降低了人工拣矸劳动作业强度，而且该系统还 可用于运输、建筑、隧道、桥梁等工程领域中，实用性强， 具有显著推广意义。 参考文献 [1] 郝冬冬.矿用带式输送机的改进设计[J].电子技术与软件工 程,201922111-112. [2] 王海栋.带式输送机驱动方式的优化设计[J].机械管理开发, 201910221-222. [3] 刘江.基于PLC 的矿用带式输送机自动控制系统改造[J].水 力采煤与管道运输,201903109-110. [4] 杨恒.皮带机集中控制系统的优化改造[J].中国新技术新产 品,20191514-15. [5] 关晋渊.矿井带式输送机集控系统设计与实践分析[J].当代化 工研究,201907133-134. [6] 王新军.矿井带式输送机集控系统设计与实践分析[J].山东煤 炭科技,201907149-150. [7] 王炜.皮带机集中控制系统的优化改造[J].能源与节能,2019 04134-135. [8] 豆宏兴.带式输送机集中控制的研究[J].内蒙古煤炭经济, 20182449. 作者简介李兴（1972-） ，男，大学本科，工程师，研究 领域为机电管理。（编辑 王智圣） 图1矿用带式输送机大块煤矸自动筛选装置结构示意图 2020年06月机 电 工 程 技 术第49卷第06期 102