樊世君 张雪建
内蒙古霍林河露天煤业股份有限公司北露天煤矿 内蒙古通辽市 029200
摘要：根据输煤系统沿线设备的数据，预测沿线带式输送机的煤量，通过调节某些带式输送，机的带速或者停掉某些带式输送机来控制煤矿运输系统沿线煤量在一个相对稳定的范围内，实现煤矿运输系统的连续出煤。
关键词：带式输送机；连续运输；节能；调速；
前言
煤矿输煤系统由多级带式输送机搭接而成，带式输送机是其中最重要的设备。由于综采工作面出煤量不可控以及某条带式输送机因前期设计余量不足或设备容量问题，会遇到短时间煤量过大引起该带式输送机过载停车、或重载启不了车的现象，导致整个运输系统瘫痪。这种情况在主井带式输送机上表现尤为突出，严重影响煤矿输煤系统的连续运行。随着煤矿采掘设备的不断更新换代，综采工作面出煤量不断增加，对输煤系统沿线带式输送机的运输能力要求越来越高，而主井带式输送机和大巷带式输送机设计和投入的时间较早，就存在运量不足的情况，目前这种现象很多煤矿普遍存在。
目前某煤矿主输煤系统由上仓带式输送机、主井带式输送机、大巷一部下运带式输送机和大巷二部带式输送机组成。由于带式输送机之间没有煤仓，前级带式输送机停止，后级带式输送机必须停运;同时为了不引起带式输送机上发生堆煤，需用逆煤流起车方式，这样就造成极大的电能浪费。针对该问题，设计出煤矿运输自适应控制系统，采用自适应控制，根据煤流情况选择顺煤流方向起停车或者逆煤流方向起停车，这样就可以大大减少该矿主运输系统带式输送机空转时间。本文旨在研究一套煤矿连续输煤控制系统，减少因出煤量不可控导致的停机现象并通过调速实现节能，提高开机率和生产效率。
一、系统硬件结构
1.组成
实现本系统功能的硬件结构是采用S7-300和ET-200M构成基于以太网的数据采集系统，上位机使用工控机、组态软件和实时数据库构成运算和控制系统，将煤矿运输系统的沿线设备信息采集到该设备上，进行数据处理。煤矿连续输煤控制系统包含2台工控机、4台带式输送机电子秤、2台声光报警器、6个防爆控制分站箱、4台防爆电脑。煤矿连续输煤控制系统硬件结构布置如图1所示。
在地面煤矿生产调度中心安装2台工控机，安装wincc软件，对分站箱传送来的数据进行处理并开发面向用户的人机界面。在综采工作面、顺槽带式输送机机头和盘区带式输送机机头均安装1台防爆分站箱，用于将采样的数据传送给地面主站;在顺槽带式输送机机头安装带式输送机电子秤来检测综采工作面的出煤量，在盘区带式输送机机头安装带式输送机电子秤来检测盘区输送机上的煤量。在重要观察点，综采工作面和盘区带式输送机机头安装防爆电脑，用于井下工作人员观察输煤系统沿线煤量，以便合理安排生产。
2.原理
煤矿运输自适应控制系统工作原理是每条带式输送机上放置3台料流传感器，即在距离每条带式输送机头部位置150m处放置1台料流传感器、在距离该条带式输送机头部位置300m放置1台料流传感器、在距离该条带式输送机头部位置450m处放置1台料流传感器。按顺煤流方向第1台料流传感器检测到本级带式输送机有煤量信息，向前级带式输送机发出启动运转信号，否则保持原状不变;第2台料流传感器检测到本级带式输送机有煤量信号，这时需判断前级带式输送机是否已经运转，如果前级带式输送机已经运转，则本级带式输送机保持运转;如果前级带式输送机没有运转，则本级带式输送机停止运转;第3台料流传感器检测到本级带式输送机有煤量信号，说明煤炭已经运输到本级带式输送机头部位置，为重载启动工况，需采用逆煤流起车方式先启动前级带式输送机。
二、系统软件设计
1.针对带式输送机的带速和煤量大小等参数，以节能、高效运输为目标，建立带式输送机输煤系统的最优化控制模型。带速和载荷的关系如图2所示，当载荷小，以较小的带速运转，则可减少耗能。
实现方法∶（1）根据煤量大小调节带式输送机的带速v，以达到节能的目的;根据当前带式输送机的带速调整给煤量，使运量和带速匹配。（2）根据煤流所到达的位置自动开启或加速带式输送机，当煤流在前级带式输送机运行时，后级带式输送机处于停止或低速待命状态，煤流到达时后级带式输送机开启或自动加速。
煤矿连续输煤控制系统的工作原理∶采集和处理沿线设备的数据，根据沿线带式输送机的运行情况、带式输送机电子秤的煤量信息，预测后级带式输送机及主井带式输送机的煤量，根据煤量情况调节沿线带式输送机的速度，或者停掉相关设备以防止出现短时煤量过大的情况，并能控制煤量在一个相对稳定的范围内;同时，通过调节带式输送机的带速来达到节能效果。煤量的计算采用累加和的方式实现，建立一个数组对应主井带式输送机的煤量，即主井带式输送机运转1/2圈所运输的煤量。实现煤量信息数组数据的更新。根据2个盘区带式输送机落煤点距离、运行情况以及主井带式输送机的运行情况进行相应的处理。
2.将带式输送机电子秤测得的煤量信息作为数据处理和判断的基础量，实现原理∶根据2个顺槽输送机到主井的时间差，计算同时到达主井带式输送机的15min（主井带式输送机运转1/2圈的时间）的煤量累加和，只要不超过1200t（按主井运量4800t/h为例）就不停顺槽输送机。由于带式输送机电子秤安装在综采面顺槽输送机机头位置，带式输送机电子秤采集到的煤量信号为已经输送到盘区带式输送机上的煤量，2个盘区带式输送机的落煤点到主井带式输送机的距离不同，煤矿连续输煤控制系统计算出2个盘区带式输送机同时到达主井带式输送机的煤量，如果超过4800t/h，就停掉距离主井带式输送机较近落煤点对应的顺槽输送机，这样同时到达主井带式输送机的煤量就会减少，不会引起主井过载而引起停盘区带式输送机。如果综采面一距离主井带式输送机较近，则为总量控制，设定总量为4800th，一旦2个综采面出煤量之和大于4800t/h，就停掉综采一顺槽输送机。综采面二距离主井带式输送机较远，则为定量控制，设定为2400th，一旦综采面二出煤量大于2400th，就停掉综采二顺槽输送机，保证2个综采面出煤量大体一致。反之，类推。
3.应用
主井带式输送机上的煤量和主井带式输送机的电流成正比关系，煤量越大，电流越大。在带式输送机电子秤和网络均稳定的情况下，运行情况符合预期。主井带式输送机的总电流和主井带式输送机的累计煤量曲线拟合如图所示，由图可以看出，主井带式输送机总电流与累计煤量拟合情况非常好。目前煤矿连续输煤控制系统投入使用后，应用效果良好∶减少了盘区带式输送机的停机率;避免了主井带式输送机重载启动问题;提高了煤炭日均产量;节省了电能。
煤矿主运系统带式输送机担负着原煤运输的重要任务，现代化大型矿井主运输系统多使用多台带式输送机运输，并采用逆起顺停的方式进行控制，即所有带式输送机全部运转的状态下，才能开始给料。因此，流程中的带式输送机越长，转接输送带数量越多，各下游带式输送机处于无物料状态的空载运行时间就越长，系统机械损耗就越高，而运输量却没有增加，导致了单位产量能耗的上升及设备检修时间缩短，造成严重的能源浪费。采用煤矿运输自适应控制系统后减少主运输系统带式输送机空转时间，降低电能消耗，为煤矿输煤系统的高效运行提供保障。
结束语
本文对煤量的不平衡系数控制、输送机稳定电流系数、以太网数据采集以及实时数据处理和数据循环运算的煤流量预测等技术进行了研究，根据采集到的煤量信息对沿线带式输送机的煤量进行预测，通过预测的煤量信息对相关设备进行调速或者停止相关设备，来实现煤矿输煤系统沿线均匀分布煤量。本文的研究为以后煤矿输煤系统的高效、节能和自动化运行做一些探索。
参考文献：
［1］程军，李愈清，陆文涛.基于变频调速的煤矿带式输送机节能控制方法［J］.电气传动，2013，43(11)：61-64.
［2］郑晓亮，祝龙记.煤矿带式输送机智能控制保护系统[JJ.煤矿机械，29(2):123-125.