1吕钊 2刘元固
1山东能源临矿集团菏泽煤电有限公司郭屯煤矿 山东省菏泽市 274700
2山东省菏泽市应急管理局 山东省菏泽市 274000
摘要：本文介绍了煤矿主胶带运输系统通过对控制系统的优化调整，由传统的逆煤流启动及老式的顺煤流启动升级为顺煤流自适应逆启动方式，可实现减少电力消耗、延长设备使用寿命等优点，具备技术推广价值。
关键词：皮带连续运输 自适应启动
英文摘要：This paper introduces the optimization and adjustment of the control system of the main belt transportation system in the coal mine, which is upgraded from the traditional reverse coal flow startup and the old-fashioned parallel coal flow startup to the adaptive reverse coal flow startup, which can reduce the power consumption and extend the service life of the equipment, and has the value of technical promotion.
前言
矿井主运输系统通常由多台带式输送机组成，担负着原煤运输的重要任务，控制形式多采用逆启顺停。因运输距离长、中间环节多，在逆煤流启动时，造成前级多部胶带输送机长时间空载运行，设备磨损加剧缩短使用寿命增加维护成本，浪费了电能。
本文以优化启动方式、降低维护成本、提高效能为目标，提出解决长距离连续运输系统的整体启动时间长、设备长期空载运行等问题的解决方案供大家交流。
一、研究内容
1.传统控制方式分析
传统的使用时间控制的带式输送机顺煤流启动是采用PLC时间控制，对多部带式输送机进行时间设置，根据带式输送机的长度和运行速度，计算出煤流运行位置，当前级带式输送机运输煤炭运输到设定位置时，PLC发出指令，后级带式输送机自动启动、加速直至全速运转；依次类推，其他后级带式输送机依次启动。
传统的使用时间控制的带式输送机顺煤流启动有两个缺点：
一是可靠性差，带式输送机的运行速度发生改变时，PLC发出的指令会出现错误，导致后级带式输送机提前或延时启动，造成电能浪费或发生堆煤的事故。
二是安全性差，当后级带式输送机有煤停机时，顺煤流启动会造成胶带上的煤过量溢出，造成洒煤甚至超载将带式输送机压死，必须保证所有皮带上无煤才能使用。
2.新控制系统研究
基于上述问题研究，在原运输系统逆煤流一键启动方式的基础上进行改进，实现了运输系统的顺、逆煤流自适应一键启动，在除最前级皮带机外的各部皮带机上安装三个有煤监测点，各有煤监测点的实时数据传到PLC主控制器内，为保证皮带顺、逆煤流安全可靠启动运行，三个有煤监测点设置互锁参数，防止任一检测点失灵，前级皮带未开机造成皮带堆煤事故。
发出顺煤流启动信号前先对所有辅助设备进行检测(按复位按钮)，所有辅助设备正常后，再按启动按钮，主控制器对所有有煤监测点进行检测，任意一个监测点检测到有煤时，自动启动前级皮带；任何一部皮带有煤监测点出现故障，本级和上级皮带逆煤流启动，其它皮带转换为顺煤流启动。
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如图1所示运输系统逆煤流启动方式。开机时，先启动1号皮带，1号皮带全速运行后，启动2号皮带，2号皮带全速运行后，启动3号皮带，3号皮带才可上煤。这种方式造成1号、2号皮带空转时间长，运输系统开机时间长，电能浪费严重。
如图2所示运输系统顺煤流启动方式。在2#、3#皮带机上合理位置安装3个有煤监测点，利用监测分站将检测数据上传到每部皮带机的PLC主站，通过以太通讯网上传到电脑主控制器，电脑主控制器内编写顺、逆煤流启动程序，并设置互锁参数，在电脑主控制器内设置自动识别参数，达到顺、逆煤流自适应启停。
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开机时，首先启动3号皮带，全速运行后可上煤运输，当煤流经过3号皮带3号监测点时，2号皮带自动启动，当煤流到达3号皮带1号监测点时，2号皮带已全速运行；当煤流经过2号皮带3号监测点时，1号皮带自动启动，当煤流经过2号皮带1号监测点时，1号皮带已全速运行，减少1号、2号皮带空转时间。
3.皮带监测点的选定
在每部皮带机上合理设置3个闭锁监测点，作用分别是3#监测点检测到有煤时，发出一个给前级皮带启动的指令；2#监测点检测上级皮带是否运行，如果没有监测到速度信号，本级皮带停车；1#监测点检测前级皮带是否运行，本级皮带2#与3#监测点是否有煤，如果有煤，本级皮带停车，上级皮带启动，防止机头堆煤。
二、带式输送机顺逆煤流自适应启停优点
1.技术先进
各监测点之间互锁设置（可扩展运输系统各环节），安全可靠，不会出现堆煤事故，提高设备开机率，该项目构思新颖，设计独特，从根本上解决了带式输送机空载时间长、设备加剧磨损和电能浪费的问题。
2.安全可靠
在每部皮带机上合理设置三个闭锁监测点，实现运输系统顺、逆煤流互为闭锁根据需要可自适应启动。发出顺煤流启动信号前先对所有辅助设备进行检测(按复位按钮)，所有辅助设备正常后，再按启动按钮，主控制器对所有有煤监测点进行检测，当煤流经过预定监测点时，自动启动前级皮带；当皮带机头监测点报堆煤故障，自动停止本级皮带并向前级皮带发出启动指令避免事故扩大。
3.适用范围广泛
所有以带式输送机为主的连续运输系统均适用。
三、应用效果
1.与传统顺(逆)煤流启动效果对比
本项目成果很好的解决了逆煤流启动和使用时间控制的顺煤流启动两种启动方式的不足。在顺煤流开机时，无论皮带上是否有煤均不会造成堆煤现象，开机时间短，减少空转时间，减少设备磨损，节省电能多，并提高生产效率。
2.经济效益分析
以某大型矿井长距离运输系统为例，产生的经济效益如下：
(1)直接经济效益
当地面皮带集控系统一键启动逆煤流皮带，从214皮带机启机到21下运皮带启机约需10分钟。每天按开机三次计算(交接班时中间有1小时左右不出煤，停机)，21下运皮带带长1750米，带速4米/秒，电机功率4×560kw(因为这是最后一部皮带所以不存在空载损耗)，主井皮带(第三部皮带)带长3350米，带速4米/秒，电机功率4×2240kW，空载损耗4×250kW·h，每天节省电能：1160kW·h；201皮带(第二部皮带)带长68.5米，带速4米/秒，电机功率560kW，空载消耗电量50kW·h，每天节省电能：95kW·h；214皮带(第一部皮带)带长190米，带速4米/秒，电机功率560kW×2，空载消耗电量2×50kW·h，每天节省电能：195kW·h。
主井皮带、201皮带、214皮带每天可节省电能：1450kW·h，每年可节省电能：50.75万kW·h，节省电费约50.75万元/年。
(2)间接经济效益
从214皮带机启机到21下运皮带启机约需10分钟；实行主运皮带系统顺煤流启动，按每天开机一次计算，每天可节约皮带启机时间10分钟，按工作面每小时生产原煤1500吨，每天可提高原煤产量250吨，每月提高原煤产量7500吨，每年提高原煤产量90000吨，按400元/吨计算，每年可增加经济效益约3600万元。
(3)可推广性
自适应启动方式可广泛应用于多部皮带机连续运输方式的矿山、码头、电厂、矿物洗选等行业，环保节能降低维护成本，经济效益明显，具有较强的推广应用价值。