煤矿皮带机电控系统存在问题及优化改造

煤矿皮带机电控系统存在问题及优化改造
发表时间：2018-10-17T10:09:55.657Z 来源：《电力设备》2018年第19期作者：李亚哲
[导读] 摘要：皮带机广泛应用于现代化的各种工业企业中，根据输送工艺可以单台输送，也可多台组成要求，无论是用于水平运输或倾斜运输，与其他输送设备组成水平或倾斜的输送系统，使用非常方便，能够满足不同布置形式的作业线需要。

（天地（常州）自动化股份有限公司江苏常州 213015）
摘要：皮带机广泛应用于现代化的各种工业企业中，根据输送工艺可以单台输送，也可多台组成要求，无论是用于水平运输或倾斜运输，与其他输送设备组成水平或倾斜的输送系统，使用非常方便，能够满足不同布置形式的作业线需要。

但是故障的发生率也是较高的，因此，采用智能化手段进行故障的分析和改造是当前煤矿设备维护和检修工作的重要内容。

关键词：煤矿皮带机；电控系统；故障；变频改造
煤矿皮带机在煤矿生产中，如矿井地面运输系统、矿山的井下巷道、露天采矿场及选矿厂中广泛应用，可以说皮带机是煤矿大动脉。

为提高工作效率，降低工作成本，对皮带机电控系统的故障进行分析，采用优化改造的方式提升效率，本文加以具体阐述。

1煤矿皮带机电控系统存在问题
1.1电控系统部件易磨损
在皮带机运行过程中，机械传动和电气控制是出现故障次数最多的两个部分。

如果皮带机电控系统难以正常运行，或受各种因素影响导致紧急停车，这种现象通常与电控系统构成中的电气组件有密切关联，特别是一些焊接点、插件等。

正所谓“牵一发动全身”，一旦出现电气故障，就会对电控系统乃至整个皮带机运转造成严重影响。

同时，在长时间运转的情况下电控系统部分设备零件也容易出现磨损，引起诸多负面影响。

随着时间推移，零部件磨损加重，处于疲劳运行状态或日渐老化的机器就会频频出现故障。

如果检修工作有所滞后或技改不合理，就会导致设备故障停机，严重影响煤矿生产效率。

1.2稳定性较差
对于煤矿皮带机电控系统而言，恶劣的作业环境是其运行稳定性的最大威胁。

电控系统运行稳定性不佳也是国内很多煤矿生产中影响皮带机运转的一个重要因素。

受煤炭湿度和皮带阻力变化等因素的影响，电控系统稳定性也会受到不同程度的影响，皮带上下震动几率较大，进而产生大量洒落煤屑，需及时清理。

此外，皮带震动可导致皮带跑偏，此类因素引起的故障往往需要检修人员现场维护调试，甚至停机清理维修，这对煤矿生产效率造成严重影响。

1.3启动制动效果不佳，用时较长
在皮带机实际运转流程中，从启动加速开始直至减速停止，包含了一系列比较繁琐的操作程序，皮带机操作人员根据信号反馈来操作控制按钮，参与所有操作环节的控制，工作效率相对较低。

此外，皮带机启动加速以及减速停止过程中电机负荷较高，电压波动较大，电控系统整体稳定性不佳，可靠性随之降低，且皮带机运行时间明显延长，严重影响煤矿生产效率。

2煤矿皮带机电控系统的优化改造
某矿井下皮带由东西大巷两个运输系统组成。

东大巷运输系统由五部皮带组成，形成一个前后搭接的煤流系统，西大巷运输系统由三部皮带组成，形成一个前后搭接的煤流系统。

由于皮带运输线路较长，在操作维护必须到位的情况下，操作人数较多。

大大增加了人员配置和运输环节，人力、物力投入大，且故障频发，因此增加了原煤运输费用。

经过优化改造方案的论证，最终实施了皮带机的改造项目： 2.1该矿由于未安装工业以太环网，所有自动化子系统视频及数据传输均采用光纤进行传输
根据古汉山矿对皮带集中控制系统运行要求，同时为减少光纤铺设数量，需要在东翼强力皮带、东大巷一部、西大巷三部、皮带及地面增加千兆交换机，形成局域通讯环网。

皮带集中自动化控制系统建立在现场现有设备，即现有皮带集中控制系统之上，完善各种保护，根据保护的类型发出语音预警和报警。

除了地面调度监测监控外，井下安装一台防爆计算机作为区域主机，也可以对整个运输线工况进行监测。

井下和调度室计算机都运行工业级组态软件，将井下工况以生动的动画、丰富的图形展现出来，便于巡检维护工对井下运输情况的掌握。

系统能够与矿井视频系统兼容，在关键部位设计视频监控点位，（机头卸载滚筒、转载点）可在调度室大屏实时监看重点部位的运行状态及运行过程出现的情况，便于相关人员及时处理隐患。

2.2PLC网络系统智能检测和计算功能的改造，使得整个运输系统的遥控、遥测、遥信、遥调技术得到了实现
变频多机拖动功率平衡及多条皮带协动，地面到井下多条皮带及远距离协调连动实现“煤多快转，煤少慢转”“顺煤流起车”“有煤开车，无煤停车”。

改造后的皮带机增加了过负载能力，当额定功率达到150%时，皮带机可以维持1分钟；当变频器处于零速度运行的情况下，电流的谐波会减少，需要对内置的功率进行平衡调节，这样就可以将各类变动器组合成一个整体，实现一种闭环控制系统。

对于变频器的应用，一般是有启动和停止两种操作的方式。

在通常情况下会利用PLC网络检测系统进行检测，实现对相关设备的远程控制，对相关的通信技术进行改造之后，该种系统能够同时控制多台变频机器。

2.3对皮带机高压变频器的要求
皮带机的高压变频器的改造部分，传统的液力耦合器与当前的变频驱动器相比较，有着很大的缺陷，其能够解决皮带机的软启动问题，但是存在很多的劣势：一是在使用传统的液力耦合器之前，需要首先启动电机，电机需要空运行一会，这样对电机的危害是比较大的，而且最初运行的电流是相对比较大的；二是启动之后，电流机会发生很大的机械应力变化，会对电机内相关的机械部件造成很大的损坏，同时电压也会严重下降，影响到其他设备的正常运行。

因此，大容量的皮带机还必须附加电机软启动设备。

液力耦合器长时工作时，引起液体漏出，增大维护工作量，污染环境。

综合以上考虑，改造方案中对皮带机电机采用高压变频器调速控制。

改造之后的高压变频器是以DSP为控制核心，涉及的技术也是有很多种，包括无速度矢量控制技术、高电压变频器技术等，该种变频器的输入功率较高，而且输出的波形质量也是比较好，不需要采用谐波滤波器就能够实现对功率的输出，而且电机也不需要附加发热。

因此，大容量的皮带机还必须附加电机软启动设备，谐波也不会存在噪音的现象，只需要使用普通的异步电机就可以。

2.4针对现场其他皮带的清扫问题，炼铁厂将逐步推广这种清扫器改造方式
专门针对撒漏料现象进行改造设计。

皮带变频能效系统可以通过安装料流传感器的方式来达到节能的效果，利用PLC网络系统智能检测对胶带上的煤炭情况进行检测，同时还需要与变频器相配合，这样能够提升整体输送机的输送效率和水平，也相应降低了对皮带的损耗。

该种系统主要是一种集节能与保护为主的系统体系，能够充分融合控制系统、保护系统等，构成了一个完整的监控网络系统。

其中应
用到的多级驱动平衡技术，可以对多台电机进行统一控制，这样可以达到对整体运输系统的优化控制和监控，实现系统的有效运行。

3结语
技术升级换代的机型具有功能强大，可靠性高，保护齐全，多种通讯方式可供选择，功率单元采用一次成型工艺，采用快速插拔技术，特别适合于各种恶劣环境。

强大的功能可以轻松实现现场控制要求。

经过改造，皮带机的运行可靠性大大增加，变频技术得到了很好的应用，原煤和物资运输的强度和速度得到了有效的提升，工作效率大大提高。

为煤矿运输环节的安全可靠提供了保障。

改造后，故障率降低，运行稳定，人员的劳动力得到了节约，维修成本也大大减少。

参考文献：
[1]李鹏，严红兴.浅谈申家庄煤矿皮带机电控技术改造[J].中国科技纵横，2011（1）：94.
[2]史晓冬.皮带机电控系统实施变频技术改造的研究与应用[J].内蒙古煤炭经济，2012（12）：86；88.
[3]杨军，陈志强.皮带机电控系统主要特征与工作原理[J].企业文化，2016（8）：262.。