煤礦帶式輸送機(jī)運輸系統(tǒng)節(jié)能方案

當(dāng)前在我國煤礦企業(yè)的生產(chǎn)過程中，帶式輸送機(jī)是主要運輸設(shè)備，采用集控系統(tǒng)逆煤流啟動、定速運行，存在帶式輸送機(jī)空載、輕載運行的問題，造成電能的浪費和設(shè)備磨損。
　　本文以某煤礦井下帶式輸送機(jī)運輸系統(tǒng)改造為例，通過采集帶式輸送機(jī)上料流傳感器信號，經(jīng)智能控制系統(tǒng)計算分析運送物料運輸情況，與變頻器相配合，實現(xiàn)帶式輸送機(jī)機(jī)智能調(diào)速運行，實現(xiàn)“煤多快轉(zhuǎn)，煤少慢轉(zhuǎn)，無煤停車”和 “順煤流起車”，降低帶式輸送機(jī)電耗，提高運輸系統(tǒng)運行效率，實現(xiàn)井下運輸系統(tǒng)無人值守。
　　1 帶式輸送機(jī)智能控制系統(tǒng)組成
　　帶式輸送機(jī)智能控制系統(tǒng)主要包括智能控制系統(tǒng)、智能控制箱、隔爆兼本質(zhì)安全型變頻器、帶式輸送機(jī)保護(hù)裝置、料流傳感器、視頻監(jiān)控智能報警系統(tǒng)等，并將各子系統(tǒng)監(jiān)控數(shù)據(jù)匯集處理，實現(xiàn)系統(tǒng)自動運行、智能保護(hù)的功能。
　　1）智能控制系統(tǒng)，采用分布式控制結(jié)構(gòu)，利用工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)，在帶式輸送機(jī)控制分站之間建立通信，實現(xiàn)帶式輸送機(jī)運輸系統(tǒng)的集中控制。
　　2）智能控制箱，內(nèi)置可編程控制器PLC，采集變頻器、傳感器數(shù)據(jù)及外部命令，分析設(shè)備運行狀態(tài)、物料狀態(tài)、故障狀態(tài)等，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的智能節(jié)能運行。
　　3）帶式輸送機(jī)保護(hù)裝置，可實現(xiàn)對相關(guān)設(shè)備（給煤機(jī)、破碎機(jī)）的聯(lián)鎖控制，具有各種保護(hù)和報警預(yù)告功能。
　　4）料流傳感器，是控制系統(tǒng)的主要監(jiān)測設(shè)備，本方案采用微波型料流傳感器。運輸系統(tǒng)啟動時，可準(zhǔn)確監(jiān)控各帶式輸送機(jī)煤量，調(diào)整運輸系統(tǒng)運行速度。
　　5）設(shè)備開停傳感器，煤流系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備均配置設(shè)備開停傳感器，準(zhǔn)確反饋各設(shè)備是否運行，并與料流傳感器配合，控制系統(tǒng)能準(zhǔn)確掌握運輸系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備運行狀態(tài)。
　　6）視頻監(jiān)控智能報警系統(tǒng)，集成視頻分析原理、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)，監(jiān)視和記錄井下工作現(xiàn)場的安全生產(chǎn)情況，避免違規(guī)作業(yè)，及時發(fā)現(xiàn)事故隱患。
　　2 運輸系統(tǒng)改造方案
　　某煤礦井下12#煤層現(xiàn)有5條帶式輸送機(jī)，分別為2#、3#、5#、7#、綜采工作面帶式輸送機(jī)，將上述帶式輸送機(jī)全部進(jìn)行智能化改造，井下煤炭運輸流程如下：
　　綜采工作面轉(zhuǎn)載機(jī)→綜采工作面帶式輸送機(jī)→7#帶式輸送機(jī)→5#帶式輸送機(jī)→3#帶式輸送機(jī)→2#帶式輸送機(jī)
　　2.1 改造前運輸系統(tǒng)存在問題
　　①原有帶式輸送機(jī)為人工控制，操作分散，流程繁瑣;②帶式輸送機(jī)為直接啟動，起動電流和機(jī)械沖擊較大，帶式輸送機(jī)震動、顛簸，產(chǎn)生灑煤、接頭損壞等問題;③帶式輸送機(jī)運行功率因數(shù)較低，在0.4-0.6左右;④采用逆煤流啟動方式，下游帶式輸送機(jī)長時間空載運行。
　　2.2 本系統(tǒng)改造方案
　　對現(xiàn)場帶式輸送機(jī)存在問題的總結(jié)，并與現(xiàn)場運行人員探討解決方案，提出以下改造方案：
　?、佻F(xiàn)有帶式輸送機(jī)增加礦用集成式能效變頻器，實現(xiàn)調(diào)速和軟啟軟停功能。②在帶式輸送機(jī)機(jī)尾處安裝料流傳感器。③煤流系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備均配置設(shè)備開停傳感器。④帶式輸送機(jī)機(jī)頭增加礦用高清數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，將視頻數(shù)據(jù)上傳至智能控制系統(tǒng)。
　　2.3 控制運行方案
　　本次改造實現(xiàn)了帶式輸送機(jī)系統(tǒng)順煤流起車功能、智能調(diào)速功能，并提升帶式輸送機(jī)運輸系統(tǒng)控制水平，達(dá)到地面遠(yuǎn)程集中控制，運輸系統(tǒng)無人值守。
　?。?）順煤流起車。順煤流起車是在整條線路帶式輸送機(jī)將物料卸空時應(yīng)用。如果遇到檢修或者故障停機(jī)時，請根據(jù)情況選擇啟動方式，控制系統(tǒng)具備順煤流、逆煤流、手動等多種啟動方式，滿足用戶使用需求。先啟動綜采工作面帶式輸送機(jī)，待綜采工作面帶式輸送機(jī)啟動后，再啟動綜采轉(zhuǎn)載機(jī)、刮板輸送機(jī)，待煤流運行到機(jī)尾料流傳感器時，啟動下游帶式輸送機(jī)。
　?。?）智能調(diào)速。由于帶式輸送機(jī)上的物料流量是連續(xù)的不規(guī)則的，為使控制系統(tǒng)弱化對煤量波動敏感性，本系統(tǒng)根據(jù)煤量變化值，設(shè)定速度調(diào)整的區(qū)間，在各個區(qū)間之間設(shè)置補(bǔ)償量，減少調(diào)速的波動和頻次，穩(wěn)定平滑調(diào)整帶速，有效避免變頻器保護(hù)誤動作或者機(jī)械沖擊振動。當(dāng)運輸系統(tǒng)啟動完成后，并且開啟了節(jié)能調(diào)速功能，下游帶式輸送機(jī)會根據(jù)上游料流傳感器檢測的煤量，調(diào)整帶速。
　　3 運輸系統(tǒng)改造節(jié)能評價
　　3.1 效果分析
　　通過改變帶式輸送機(jī)的運行速度來實現(xiàn)節(jié)能，通過現(xiàn)場實測，改造前后對比，帶式輸送機(jī)運輸系統(tǒng)噸煤電耗2.7kwh/t減少至1.6kwh/t，減少電耗約為62%，年節(jié)能約為57萬元，并減少帶式輸送機(jī)運行人員12人。
　　3.2 延長設(shè)備使用壽命
　　帶式輸送機(jī)節(jié)能運行后，因帶式輸送機(jī)整機(jī)的機(jī)械損耗降低，節(jié)省費用非常明顯。
　　4 結(jié)論
　　帶式輸送機(jī)作為礦井主要運輸設(shè)備，是建設(shè)綠色礦山的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本方案以建設(shè)高產(chǎn)高效礦井為目標(biāo)，貫徹?zé)o人則安的理念，綜合變頻調(diào)速技術(shù)、煤量檢測技術(shù)、智能控制技術(shù)、遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等，通過現(xiàn)場實際運行檢驗，實現(xiàn)帶式輸送機(jī)順序啟停，智能調(diào)速，全運輸系統(tǒng)無人值守，并達(dá)到良好的節(jié)能效果，通過崗位替代和設(shè)備自動化升級從根本上提高煤礦安全。