皮帶機(jī)順逆煤流啟動的研究與應(yīng)用

一、研發(fā)背景

煤礦主運(yùn)輸系統(tǒng)常由多臺帶式輸送機(jī)組成，擔(dān)負(fù)著原煤運(yùn)輸重要任務(wù)，多臺帶式輸送機(jī)一般采用逆起順停的啟停方式。因系統(tǒng)運(yùn)輸距離長，轉(zhuǎn)接膠帶數(shù)量多，逆煤流啟動過程中，造成前級多部設(shè)備長時間空載運(yùn)行，使系統(tǒng)啟動時間較長、電能浪費(fèi)嚴(yán)重等問題。

針對帶式輸送機(jī)逆煤流啟動時的問題，研究帶式輸送機(jī)順煤流啟動技術(shù)，以優(yōu)化生產(chǎn)工藝、降低生產(chǎn)成本、提高效能。解決長距離皮帶運(yùn)輸中，系統(tǒng)整體啟動時間較長、啟動時多部設(shè)備長期空載運(yùn)行的問題。

二、研究內(nèi)容

1.問題分析

傳統(tǒng)的使用時間控制的帶式輸送機(jī)順煤流啟動是采用PLC時間控制，對多部帶式輸送機(jī)進(jìn)行時間設(shè)置，根據(jù)帶式輸送機(jī)的長度和運(yùn)行速度，計算出煤流運(yùn)行位置，當(dāng)前級帶式輸送機(jī)運(yùn)輸煤炭運(yùn)輸?shù)皆O(shè)定位置時，PLC發(fā)出指令，后級帶式輸送機(jī)自動啟動、加速直至全速運(yùn)轉(zhuǎn)；依次類推，其他后級帶式輸送機(jī)依次啟動。

傳統(tǒng)的使用時間控制的帶式輸送機(jī)順煤流啟動有兩個缺點(diǎn)：

一是可靠性差，帶式輸送機(jī)的運(yùn)行速度發(fā)生改變時，PLC發(fā)出的指令會出現(xiàn)錯誤，導(dǎo)致后級帶式輸送機(jī)提前或延時啟動，造成電能浪費(fèi)或發(fā)生堆煤的事故。

二是安全性差，當(dāng)后級帶式輸送機(jī)有煤停機(jī)時，順煤流啟動會造成膠帶上的煤過量溢出，造成灑煤甚至超載將帶式輸送機(jī)壓死，必須保證所有皮帶上無煤才能使用。

2.項目基本原理

該項目基于上述問題研究，在原運(yùn)輸系統(tǒng)逆煤流一鍵啟動方式的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)輸系統(tǒng)的順、逆煤流自適應(yīng)一鍵啟動，在除最前級皮帶機(jī)外的各部皮帶機(jī)上安裝三個有煤監(jiān)測點(diǎn)，各有煤監(jiān)測點(diǎn)的實(shí)時數(shù)據(jù)傳到PLC主控制器內(nèi)，為保證皮帶順、逆煤流安全可靠啟動運(yùn)行，三個有煤監(jiān)測點(diǎn)設(shè)置互鎖參數(shù)，防止任一檢測點(diǎn)失靈，前級皮帶未開機(jī)造成皮帶堆煤事故。

發(fā)出順煤流啟動信號前先對所有輔助設(shè)備進(jìn)行檢測（按復(fù)位按鈕），所有輔助設(shè)備正常后，再按啟動按鈕，主控制器對所有有煤監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行檢測，任意一個監(jiān)測點(diǎn)檢測到有煤時，自動啟動前級皮帶；任何一部皮帶有煤監(jiān)測點(diǎn)出現(xiàn)故障，本級和上級皮帶逆煤流啟動，其它皮帶轉(zhuǎn)換為順煤流啟動。

如圖1所示運(yùn)輸系統(tǒng)逆煤流啟動方式。開機(jī)時，先啟動1號皮帶，1號皮帶全速運(yùn)行后，啟動2號皮帶，2號皮帶全速運(yùn)行后，啟動3號皮帶，3號皮帶才可上煤。這種方式造成1號、2號皮帶空轉(zhuǎn)時間長，運(yùn)輸系統(tǒng)開機(jī)時間長，電能浪費(fèi)嚴(yán)重。

如圖2所示運(yùn)輸系統(tǒng)順煤流啟動方式。在2#、3#皮帶機(jī)上合理位置安裝3個有煤監(jiān)測點(diǎn)，利用監(jiān)測分站將檢測數(shù)據(jù)上傳到每部皮帶機(jī)的PLC主站，通過以太通訊網(wǎng)上傳到電腦主控制器，電腦主控制器內(nèi)編寫順、逆煤流啟動程序，并設(shè)置互鎖參數(shù)，在電腦主控制器內(nèi)設(shè)置自動識別參數(shù)，達(dá)到順、逆煤流自適應(yīng)啟停。

開機(jī)時，首先啟動3號皮帶，全速運(yùn)行后可上煤運(yùn)輸，當(dāng)煤流經(jīng)過3號皮帶1號監(jiān)測點(diǎn)時，2號皮帶自動啟動，當(dāng)煤流達(dá)到3號皮帶3號監(jiān)測點(diǎn)時，2號皮帶已全速運(yùn)行；當(dāng)煤流經(jīng)過2號皮帶1號監(jiān)測點(diǎn)時，1號皮帶自動啟動，當(dāng)煤流經(jīng)過2號皮帶3號監(jiān)測點(diǎn)時，1號皮帶已全速運(yùn)行，減少1號、2號皮帶空轉(zhuǎn)時間，節(jié)省電能，縮短了開機(jī)時間，并確保不會發(fā)生堆煤現(xiàn)象。

3.有煤監(jiān)測點(diǎn)的安裝與調(diào)試

在每部皮帶機(jī)上合理設(shè)置三個有煤監(jiān)測點(diǎn)，作用分別是1#監(jiān)測點(diǎn)檢測到有煤時，發(fā)出一個給前級皮帶啟動的指令；2#監(jiān)測點(diǎn)檢測上級皮帶是否運(yùn)行，如果沒有運(yùn)行信號，本級皮帶停車；3#監(jiān)測點(diǎn)檢測在順煤流剛開機(jī)后，在前級皮帶沒有運(yùn)行的情況下，2#與3#監(jiān)測點(diǎn)之間是否有煤，如果有煤，本級皮帶停車，上級皮帶啟動，防止堆煤。

圖3 有煤監(jiān)測點(diǎn)

三、帶式輸送機(jī)順逆煤流自適應(yīng)啟停優(yōu)點(diǎn)

1.技術(shù)先進(jìn)

各監(jiān)測點(diǎn)之間互鎖設(shè)置，安全可靠，不會出現(xiàn)堆煤事故，提高設(shè)備開機(jī)率，該項目構(gòu)思新穎，設(shè)計獨(dú)特，從根本上解決了帶式輸送機(jī)啟動時間長、電能浪費(fèi)嚴(yán)重問題。

2.安全可靠

利用3個有煤監(jiān)測點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸系統(tǒng)順、逆煤流自適應(yīng)啟動。在每部皮帶機(jī)上合理設(shè)置三個有煤監(jiān)測點(diǎn)，作用分別是1#監(jiān)測點(diǎn)檢測到有煤時，發(fā)出一個給前級皮帶啟動的指令；2#監(jiān)測點(diǎn)檢測上級皮帶是否運(yùn)行，如果沒有運(yùn)行信號，本級皮帶停車；3#監(jiān)測點(diǎn)檢測在順煤流剛開機(jī)后，在前級皮帶沒有運(yùn)行的情況下，2#與3#監(jiān)測點(diǎn)之間是否有煤，如果有煤，本級皮帶停車，上級皮帶啟動，防止堆煤。

發(fā)出順煤流啟動信號前先對所有輔助設(shè)備進(jìn)行檢測（按復(fù)位按鈕），所有輔助設(shè)備正常后，再按啟動按鈕，主控制器對所有有煤監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行檢測，任意一個監(jiān)測點(diǎn)檢測到有煤時，自動啟動前級皮帶；任何一部皮帶有煤監(jiān)測點(diǎn)出現(xiàn)故障，本級和上級皮帶逆煤流啟動，其他皮帶轉(zhuǎn)換為順煤流啟動。

3.適用范圍廣泛

適用于多部長距離帶式輸送機(jī)作為主運(yùn)輸系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)輸?shù)牡V山生產(chǎn)、洗選等其它使用帶式輸送機(jī)的企業(yè)。

四、應(yīng)用效果

1.與傳統(tǒng)順（逆）煤流啟動效果對比

本項目成果很好的解決了逆煤流啟動和使用時間控制的順煤流啟動兩種啟動方式的不足。在順煤流開機(jī)時，無論皮帶上是否有煤均不會造成堆煤現(xiàn)象，開機(jī)時間短，減少空轉(zhuǎn)時間，減少設(shè)備磨損，節(jié)省電能多，并提高生產(chǎn)效率。

2.經(jīng)濟(jì)效益分析

以某大型礦井長距離運(yùn)輸系統(tǒng)為例，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益如下：

（1）直接經(jīng)濟(jì)效益

當(dāng)?shù)孛嫫Ъ叵到y(tǒng)一鍵啟動逆煤流皮帶，從214皮帶機(jī)啟機(jī)到21下運(yùn)皮帶啟機(jī)約需10分鐘。每天按開機(jī)三次計算（交接班時中間有1小時左右不出煤，停機(jī)），21下運(yùn)皮帶帶長1750米，帶速4米/秒，電機(jī)功率4×560kw（因?yàn)檫@是最后一部皮帶所以不存在空載損耗），主井皮帶(第三部皮帶)帶長3350米，帶速4米/秒，電機(jī)功率4×2240kW，空載損耗4×250kW·h，每天節(jié)省電能：1160kW·h；201皮帶（第二部皮帶）帶長68.5米，帶速4米/秒，電機(jī)功率560kW，空載消耗電量50kW·h，每天節(jié)省電能：95kW·h；214皮帶（第一部皮帶）帶長190米，帶速4米/秒，電機(jī)功率560kW×2，空載消耗電量2×50kW·h，每天節(jié)省電能：195kW·h。

主井皮帶、201皮帶、214皮帶每天可節(jié)省電能：1450kW·h，每年可節(jié)省電能：50.75萬kW·h，節(jié)省電費(fèi)約50.75萬元/年。

（2）間接經(jīng)濟(jì)效益

采用逆煤流啟動皮帶，從214皮帶機(jī)啟機(jī)到21下運(yùn)皮帶啟機(jī)約需10分鐘；實(shí)行主運(yùn)皮帶系統(tǒng)順煤流啟動，按每天開機(jī)一次計算，每天可節(jié)約皮帶啟機(jī)時間10分鐘，按工作面每小時生產(chǎn)原煤1500噸，每天可提高原煤產(chǎn)量250噸，每月提高原煤產(chǎn)量7500噸，每年提高原煤產(chǎn)量90000噸，按400元/噸計算，每年可增加經(jīng)濟(jì)效益約3600萬元。

（3）可推廣性

本順煤流啟動方式主要應(yīng)用于多部長距離帶式輸送機(jī)作為主運(yùn)輸系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)輸?shù)牡V山生產(chǎn)、洗選等場所，其經(jīng)濟(jì)效益明顯，具有較強(qiáng)的推廣應(yīng)用價值。