＊田 康

（晉能控股山西科學(xué)技術(shù)研究院（晉城）技術(shù)研究院有限責(zé)任公司 山西 048006）

引言

當(dāng)前，某礦主煤流運(yùn)輸系統(tǒng)主要是由如下幾個(gè)單元組成：第一，下順槽帶式輸送機(jī)；第二，大巷帶式輸送機(jī)；第三，煤倉；第四，暗主井帶式輸送機(jī)；第五，邊界帶式輸送機(jī)；第六，主斜井帶式輸送機(jī)等。由于煤流系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜，與此同時(shí)驅(qū)動(dòng)方式采用直接驅(qū)動(dòng)的形式，各個(gè)環(huán)節(jié)都設(shè)置有保護(hù)裝置，在帶式輸送機(jī)設(shè)置1名操作工人。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)獨(dú)立工作，都是選用就地操作，由此看出其智能化程度相對(duì)較低。鑒于此對(duì)主煤流運(yùn)輸系統(tǒng)的控制形式進(jìn)行改造，將其改造成為智能化的設(shè)備，同時(shí)提出輸送機(jī)帶速自適應(yīng)調(diào)整變頻調(diào)速策略，因此在該系統(tǒng)中設(shè)置了無線基站、視頻監(jiān)測以及相應(yīng)的IP網(wǎng)絡(luò)廣播，這樣可以有效地提高系統(tǒng)的工作效率，最大限度的降低煤損耗。

1.變頻智能調(diào)速方案設(shè)計(jì)

在采煤作業(yè)的過程中，采煤量與井下工況之間存在密切的關(guān)系。由此可以看出，其帶式輸送機(jī)在煤炭運(yùn)輸?shù)倪^程中存在不均衡性。通常情況下，帶式輸送機(jī)在機(jī)械與電氣選型方面需要按照冗余系數(shù)確定，由此可以看出輸送機(jī)配置電動(dòng)機(jī)在富余量方面存在20%到45%的空間。鑒于此，選用變頻智能調(diào)速方案。

一般可以借助料流傳感器監(jiān)測到帶式輸送機(jī)的來煤狀態(tài)，這時(shí)可以借助變頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)負(fù)荷的優(yōu)化，從而保證實(shí)現(xiàn)煤多塊轉(zhuǎn)、煤少慢轉(zhuǎn)以及無煤待機(jī)的運(yùn)動(dòng)?？刂葡涫窃谠撓到y(tǒng)中居于核心位置，選用PLC的形式進(jìn)行控制，其中變頻器讀取形式選用通用性，因此能夠提高數(shù)據(jù)的傳輸性能。

(1)變頻器配置

當(dāng)前煤礦用主煤流帶式輸送機(jī)數(shù)量相對(duì)較多，同時(shí)其運(yùn)行的過程中工況相對(duì)復(fù)雜，經(jīng)過調(diào)研發(fā)現(xiàn)1臺(tái)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，往往會(huì)給整個(gè)煤流系統(tǒng)帶來影響，為此必須保證帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的可靠性。在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，如下幾個(gè)輸送機(jī)都設(shè)置有三電平變頻器：第一，下順槽帶式輸送機(jī)；第二，邊界石門帶式輸送機(jī)；第三，大巷帶式輸送機(jī)；第四，暗主井帶式輸送機(jī)。

三電平變頻器選用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，因此諧波比重大大降低，其產(chǎn)生的電壓波形與正弦波形相似。通常三電平變頻器內(nèi)部的目標(biāo)能夠保證輸出的波形更接近于正弦波，一般三電平變頻器輸出對(duì)應(yīng)的電壓值共計(jì)有五個(gè)電平值：±2、±1、0。三電平變頻器能夠從源頭上解決高次諧波被抑制的現(xiàn)象，以及能夠有效地優(yōu)化電壓峰值與共模電壓等級(jí)。圖1表示相應(yīng)的兩電平和三電平的仿真波形測試圖。

圖1 仿真波形測試圖

(2)料流傳感器配置

選用的變頻器僅僅能夠采集控制箱的信號(hào)，而控制箱能夠?qū)捷斔蜋C(jī)的物料傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)帶式輸送機(jī)的來料情況進(jìn)行分析，從而能夠有效地調(diào)整變頻器的運(yùn)行頻率。

通常根據(jù)生產(chǎn)工藝來安裝料流傳感器，比如在帶式輸送機(jī)上方設(shè)置1條塔接帶式輸送機(jī)，這時(shí)料流傳感器安裝在上級(jí)帶式輸送機(jī)上方以及相應(yīng)的被控帶式輸送機(jī)的落煤點(diǎn)，如圖2所示。料流傳感器、變頻器分別由兩個(gè)裝置供電：電源箱供電、饋電開關(guān)供電。

圖2 料流傳感器布置圖

1#料流傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)測煤量、帶式輸送機(jī)帶速，可以通過下面的公式計(jì)算傳感器與1#帶式輸送機(jī)機(jī)頭的距離。

L=V1t

式中：V1表示相應(yīng)的1#帶式輸送機(jī)額定帶速；

t表示相應(yīng)的2#帶式輸送機(jī)變頻器升速時(shí)間。

2#料流傳感器用來做堆煤保護(hù)。

2.智能化集控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

鑒于煤流系統(tǒng)的情況，該智能化集控系統(tǒng)包括從下幾個(gè)單元：其一，地面上位機(jī)；其二，井下礦用隔爆兼容本安型PLC控制分站；其三，礦用隔爆兼本安型液晶顯示器；其四，礦用本安型網(wǎng)絡(luò)攝像儀；其五，礦用本安型無線基站等。圖3、圖4分別表示系統(tǒng)整體架構(gòu)信號(hào)網(wǎng)、控制網(wǎng)。

圖3 控制系統(tǒng)架構(gòu)（信號(hào)網(wǎng)）

該系統(tǒng)設(shè)置兩臺(tái)上位機(jī)，能夠起到備用的效果，該上位機(jī)包括以下幾個(gè)方面的功能：第一，圖形監(jiān)控；第二，數(shù)據(jù)管理；第三，動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)顯示；第四，自診斷；第五，報(bào)警等。一般可以在井下主煤流線安裝1臺(tái)操作臺(tái)，進(jìn)而可以在井下實(shí)現(xiàn)對(duì)主煤流進(jìn)行智能化控制。與此同時(shí)，該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)井下信息采集以及處理。

（1）可以借助RS485與帶式輸送機(jī)單機(jī)進(jìn)行信息交互，從而可以完成智能化集控控制。與此同時(shí)，能夠借助以太網(wǎng)與暗主井帶式輸送機(jī)、主井帶式輸送機(jī)單機(jī)控制單元進(jìn)行信息的交互。帶式輸送機(jī)可以配置1套載荷分布監(jiān)測裝飾，能夠?qū)C(jī)頭、尾區(qū)域的載荷進(jìn)行分析，其可以借助CAN總線接入?yún)f(xié)同控制單元，從而依據(jù)物料運(yùn)輸以及相應(yīng)的分布進(jìn)行自動(dòng)變頻調(diào)速控制。

（2）在井下設(shè)置無線基站能夠?qū)o線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行全面的覆蓋，通過設(shè)置幾個(gè)移動(dòng)終端即可實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備信息進(jìn)行檢查，如歷史記錄與報(bào)警等。該基站能夠巡檢設(shè)備，對(duì)作業(yè)執(zhí)行情況進(jìn)行瀏覽等。假如設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，那么可以通過移動(dòng)終端將信息推送給相應(yīng)的工作人員，從而能夠避免不必要的安全問題。

（3）為了能夠?qū)崿F(xiàn)語音擴(kuò)播功能，在帶式輸送機(jī)機(jī)頭位置設(shè)置1臺(tái)本安型IP網(wǎng)絡(luò)廣播終端，從而可以有效地實(shí)現(xiàn)良性的通信。相關(guān)工作人員可以借助集控中心通信主站與現(xiàn)場語音站主站可以和相應(yīng)的帶式輸送機(jī)中的語音分站之間實(shí)現(xiàn)語音通信與語音功能，從而可以形成一套完善的語音功能，滿足工程的需要。

3.結(jié)語

本文經(jīng)過對(duì)煤礦主煤流運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)研分析，從而提出了智能化設(shè)計(jì)方案，可以借助料流傳感器以及相應(yīng)的變頻器共同工作，滿足主煤流智能化的工程需要。相關(guān)工作人員借助智能化的終端實(shí)現(xiàn)移動(dòng)監(jiān)測、視頻監(jiān)測以及語音廣播等，能夠做到在不影響生產(chǎn)的情況下，實(shí)現(xiàn)對(duì)主煤流的智能化控制，最大限度的避免能源的損耗，不斷優(yōu)化設(shè)備的使用年限，從而降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。