煤矿胶带机运输系统节能改造方案研究--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

煤矿胶带机运输系统节能改造方案研究

发表时间：2020/8/19 来源：《基层建设》2020年第10期作者：胥中源

[导读] 摘要：煤炭是我国的主要能源之一，随着煤炭价格的持续低迷以及人工费用的一路上涨，使煤炭企业的生存举步维艰。

        鸡西建华皮带机有限责任公司黑龙江鸡西 158100
        摘要：煤炭是我国的主要能源之一，随着煤炭价格的持续低迷以及人工费用的一路上涨，使煤炭企业的生存举步维艰。另一方面，煤炭企业生产管理方式普遍处于一种相对粗放的状态，使得效益难以提升，安全隐患不断。为了改善这种局面，就要从管理、技术等层面，多方面入手，针对性地采取具体措施，加强安全管理和成本控制。目前，我国大部分煤矿企业生产都采用多水平连续开采、长距离胶带运输机输送方式进行作业，而胶带机运输系统功率大、能耗高，且持续工作时间长，是煤矿企业生产耗能支出的主要大项构成。
        关键词：煤矿胶带机；运输系统；节能改造；方案研究
        1系统分析
        1.1系统问题
        胶带运输机一般都配置有保护系统，能够实现胶带运输机的跑偏、撕裂、打滑、过热(燃烧)、急停等保护功能，且能够设置简单的连锁关系，按程序设定实现运输系统逆煤流启车，顺煤流停车的一键逻辑启动。大大提高了生产的效率，改善了工人的作业环境、降低了劳动强度，然而仍存在如下几个关键问题：(1)拖动方式：大部分胶带机电机采用工频拖动方式，存在传动效率低、启动电流冲击及机械冲击大、无法功率平衡等问题，造成了系统运行不经济；皮带和液力耦合器磨损严重，维修及维护成本高；存在无功环流损耗等问题。(2)由于整个煤流系统过长，空载时间比较多，效率比较低下，造成浪费能源的现象比较突出。(3)无法实现整个煤流系统的智能化节能运行。
        1.2解决方案
        胶带机运输系统节能降耗的途径主要有：优化胶带机运输系统的集中控制程序、采用变频器来驱动电机、加强生产调度与管理等。在技术层面，建立胶带机智能控制系统、优化集中控制程序，使胶带机控制系统不但具有良好的控制性能和完善的保护环节，还能有效地避免安全事故的发生、延长胶带机的使用寿命，为整个煤炭生产过程增值。对胶带机运输控制系统进行智能化改造，是降低企业生产成本，提高企业经济效益的直接手段、也是最有效的途径，胶带机智能控制系统在保证系统功能的前提下结合经济性原则，按如下思路做总体规划。(1)把“整体”范围适当缩小：把整个煤流系统按物理位置、工艺等因素划分为几个区段的“小整体”；(2)把“个体”适当放大：把几条相关的胶带机整体考虑，逻辑上看作是一条胶带机；(3)充分发挥转载处胶带机(安装有变频驱动的)的“缓冲仓”作用，并兼顾安全闭锁；(4)最大限度降低启动电流、最大限度减少每条胶带机的空载时间、最大限度保证生产安全、最大限度保证生产效率、提高生产智能化水平；(5)优化胶带机运输系统集控程序为主，更换电机拖动方式为辅助，节约改造费用，同时降低无效能耗。
        2系统硬件设计
        2.1智能控制架构
        为胶带机运输系统建设一套智能控制系统，是进行运输系统节能改造的基础。智能控制系统实现胶带机运输系统中多设备间的状态监测、联锁控制、故障保护、通讯联络等功能。整个系统架构主要分三层：信息层、控制层、现场设备层。(1)信息层：主要由负责数据采集、存储、分析、处理的一系列数据服务器、网络设备及配套软件系统组成。(2)控制层：主要是隔爆型PLC可编程控制器。(3)现场设备层：包括本质安全型扩音电话装置、本质安全性智能I/O设备、各种胶带机保护传感器等。
        2.2中控室设备布置
        (1)实时服务器：负责系统实时数据的采集、处理、分发等功能。(2)历史服务器：负责历史数据的存储。(3)WEB服务器：WEB数据、画面发布。(4)工程师站：负责系统的驱动开发、画面、PLC程序开发等系统的开发工作。(5)操作员站：系统运行界面呈现、操作员操作终端。
        2.3 PLC控制分站布置
        (1)PLC控制分站布置在井下的变电所、配电室内。(2)PLC控制分站的布置综合考虑胶带机的物理位置，胶带机区域段长度、负荷、煤流、现场环境等因素。(3)配置通讯模块：用于站间、站与后台、站与变频或软启或磁力开关等设备的通讯。通过与其他站之间的通讯，实现整个煤流系统的联动起车、停车；通过与电机驱动设备的通讯实现电机运行参数的采集与电机的启停控制等操作；通过与后台的通讯实现数据的远程回传，在调度指挥中心对整个煤流系统的远程监控。(4)配置开关量输入模块：用于接入胶带机集控系统相关的开关量设备(如电机的启、停状态灯)和保护设备(跑偏、打滑、撕裂、烟雾等)(5)配置模拟量输入模块：用于采集胶带机集控系统相关的模拟量设备(如煤仓煤位等)。(6)配置开关量输出模块：用于对胶带机的驱动设备进行逻辑启停等执行操作。控制站之间采用DP网络总线方式进行互联通讯，通过控制站之间的逻辑编程实现多条胶带机的连锁控制。控制站与后台上位机采用以太网方式进行通讯。
        2.4传感器布置
        (1) 胶带机保护传感器布置：急停保护：机头、机尾各一个，每隔100米安装一个；跑偏保护: 机头、机尾各一组，每隔200米安装一组；堆煤：各转载点安装一个；温度保护、烟雾保护、自动洒水保护：各驱动滚筒处安设一组。速度传感器：装在带式输送机机头5m范围内，且在非承载胶带机上方，轮与胶带紧密相触同步转动。(2)煤量感知传感器布置：在胶带机头附近位置各配置一组煤量感知传感器来测定落在该胶带上的煤量的多少，以反馈给PLC控制站作为调速的依据。
        2.5煤流接近开关的布置
        在每条胶带机的尾部适当位置安装一组接近开关，用来判断该条胶带机上的煤流是否到达本位置，用来作为下游胶带机的启动准备的信号依据。
        2.6视频监控设备布置
        井下布置防爆网络摄像机，主要布置在每段胶带机机头设备比较密集、转载点等位置。大胶带机在中途按需要配置。
        2.7网络设备的布置
        网络拓扑形式采用树形+星形方式。地面调度指挥中心布置两套核心交换机，互为冗余，作为整个网络的交换中心。节点交换机的布置位置和PLC控制站的布置位置相同。在工业生产网络与办公网络之间安装一台隔离单向传输网闸，既能让办公网络的终端通过WEB方式读取胶带机生产系统的数据，又能保证系统不受外网病毒的攻击，保障生产系统的绝对安全。

        图1系统拓扑图
        3结语
        胶带机智能控制系统的建设是节能改造方案实现的关键，其他三个方面的配套实施也必不可缺。项目的实现可能需要大量的人力和财力投入，煤矿企业相关决策层需充分认同节能改造项目所带来的经济效益和社会效益，是项目成功的关键。
        参考文献
        [1]付振杰.矿井胶带机运输效率影响因素分析[J].内蒙古石油化工,2019,45(04):58-59.
        [2]王海君,李峰光,单波,周琛.煤矿井下胶带机智能化精确控制的研究与应用[J].科技资讯,2019,17(04):79+85.
        [3]宋相强.提高煤矿胶带运输机运输能力的对策[J].河南科技,2019(01):71-72.
        [4]王金亮.煤矿胶带运输系统的日常维护与管理[J].矿业装备,2018(04):104-105.