楊 帆

（晉能控股煤業(yè)集團大地選煤廠永定莊洗煤廠， 山西 大同 037001）

引言

帶式輸送機是選煤廠重要機電設(shè)備之一，具有運輸能力大、便于操作維護、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，但是實際煤礦選煤過程中，由于受原煤塊徑、原煤夾矸率、設(shè)備操作水平及設(shè)備自動化水平等影響，選煤廠帶式輸送機在運輸過程中經(jīng)常出現(xiàn)故障，主要表現(xiàn)在輸送機受大塊煤矸石影響出現(xiàn)撕帶事故，輸送機跑偏、斷帶事故等，不僅影響著帶式輸送機穩(wěn)定運行，增加輸送機故障率及維修成本費用，而且嚴重制約著選煤廠安全穩(wěn)定選煤[1-5]。對此，永定莊選煤廠決定對選煤廠內(nèi)SSJ-800 型帶式輸送機安裝一套遠程集控系統(tǒng)。

永定莊選煤廠內(nèi)共計安裝三部SSJ-800 型帶式輸送機，輸送機運輸長度為300 m，輸送機帶寬為0.8 m，運輸能力為1 200 t/h，三部帶式輸送機主要將井下原煤運送至選煤廠篩選機內(nèi)進行篩選，每部輸送機配備4 名人員進行操作、維護。由于永定莊煤礦運輸煤炭穩(wěn)定性差，煤層內(nèi)含多層泥巖夾矸，輸送機運輸?shù)脑簝?nèi)矸石量大、矸石塊徑在300～450 mm 范圍內(nèi)，從而導(dǎo)致輸送機在運輸過程中，經(jīng)常出現(xiàn)大塊煤矸撕帶及輸送機跑偏斷帶等現(xiàn)象。

1 集中控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

永定莊選煤廠帶式輸送機安裝的集中控制系統(tǒng)主要由遠程操控系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)交換站、工業(yè)千兆以太網(wǎng)、PLC 控制器、大塊煤矸篩選裝置、輸送機跑偏預(yù)警系統(tǒng)、輸送機斷帶預(yù)警系統(tǒng)等部分組成，如圖1 所示。

圖1 選煤廠帶式輸送機集中控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

1）遠程操控系統(tǒng)：遠程操控系統(tǒng)安裝在選煤廠操控室內(nèi)，操控系統(tǒng)內(nèi)安裝上位機、顯示器、打印機，上位機內(nèi)安裝專用組態(tài)軟件，通過該組態(tài)軟件可將帶式輸送機各類運行參數(shù)、故障等直觀地顯示在顯示器上。

2）網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)：網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要包括網(wǎng)絡(luò)交換站和工業(yè)以太網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)交換站與PLC 控制器連接，主要用于信息儲存，并通過以太網(wǎng)對信息進行無線傳輸。

3）PLC 控制器：選煤廠內(nèi)多部帶式輸送機安裝一臺PLC 控制器，PLC 控制器與輸送機斷帶、跑偏、大塊煤矸篩選等系統(tǒng)中的傳感器連接，接收各類數(shù)據(jù)信號，并對數(shù)據(jù)信號進行處理。

4）大塊煤矸篩選裝置：該裝置安裝在距機頭15 m處輸送機機架上，該裝置主要由紅外線發(fā)射裝置、接收裝置、連鎖控制器等部分組成。

5）輸送機跑偏預(yù)警系統(tǒng)：輸送機跑偏預(yù)警系統(tǒng)主要由電控防跑偏托輥、跑偏傳感器等部分組成，跑偏預(yù)警系統(tǒng)安裝在帶式輸送機機架上，輸送機每隔50 m安裝一套該系統(tǒng)。

6）斷帶預(yù)警系統(tǒng)：該系統(tǒng)主要由斷帶傳感器、連鎖控制開關(guān)等部分組成，斷帶傳感器安裝在帶式輸送機上輸送帶下方，距輸送帶距離為0.15 m，連鎖控制開關(guān)分別與PLC 控制器及輸送機電機連接。

2 集中控制系統(tǒng)工作原理及優(yōu)點

2.1 系統(tǒng)工作原理

2.1.1 大塊煤矸篩選裝置工作原理

帶式輸送機在運輸大塊煤矸時，當(dāng)大塊煤矸石塊徑大于300 mm 而經(jīng)過紅外線發(fā)射裝置時，煤矸石對激光發(fā)出的連續(xù)紅外線進行遮擋，此時紅外線接收裝置未接收連續(xù)紅外線時，通過內(nèi)部傳感器及時將信號傳送至PLC 控制器內(nèi)，PLC 控制器接收信號后對信號處理并判斷煤矸塊徑，分析判斷塊徑大于300 mm時PLC 控制器對輸送機進行閉鎖停機，并發(fā)出警報。

2.1.2 輸送機跑偏預(yù)警系統(tǒng)工作原理

當(dāng)帶式輸送機在運輸物料出現(xiàn)跑偏且輸送帶偏移中心線位置100 mm 時，安裝在機架上的跑偏傳感器及時將信號傳送至PLC 控制器，控制器接收信號后，對電控防跑偏托輥進行控制，實現(xiàn)防止輸送帶跑偏保護動作；當(dāng)輸送帶跑偏控制復(fù)位后，PLC 控制器停止對電控跑偏托輥控制作用。

2.1.3 輸送機斷帶預(yù)警系統(tǒng)工作原理

當(dāng)輸送機在運輸過程中出現(xiàn)輸送帶斷帶時，斷帶會與安裝在上輸送帶下方的重力傳感器接觸，此時傳感器及時將斷帶信號傳送至PLC 控制器，控制器接收信號后，對輸送機電機進行閉鎖停機。

2.1.4 遠程控制工作原理

PLC 控制器對帶式輸送機各類信號進行接收后，將數(shù)據(jù)信號傳送至網(wǎng)絡(luò)交換站內(nèi)，然后通過工業(yè)千兆以太網(wǎng)傳送至遠程上位機系統(tǒng)，上位機通過專用組態(tài)軟件，將輸送機各類參數(shù)以圖表形式直觀地顯示在顯示器上。當(dāng)井下輸送機出現(xiàn)跑偏、斷帶等故障時，顯示器可顯示故障源，若集控系統(tǒng)未能及時對故障作出保護動作時，操控人員可通過顯示界面遠程操控。

2.2 系統(tǒng)優(yōu)點

1）結(jié)構(gòu)簡單：永定莊選煤廠采用帶式輸送機集中控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對簡單，成本費用低，故障率低，便于操作維護。

2）自動化水平高、集中控制效果好：該套系統(tǒng)主要利用PLC 對輸送機跑偏、斷帶、大塊煤矸篩選進行數(shù)據(jù)采集及指令發(fā)送，實現(xiàn)了帶式輸送機集中控制，自動化水平高，保護動作靈敏可靠；同時該套系統(tǒng)采用工業(yè)以太網(wǎng)進行數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)傳輸速度快，利用遠程操控系統(tǒng)可對輸送機進行遠程控制及故障排除，實現(xiàn)了無人值守的目的。

3）勞動作業(yè)強度低：該系統(tǒng)投入使用后可及時對輸送機跑偏、斷帶、大塊煤矸篩選進行自動控制，建立帶式輸送機預(yù)警系統(tǒng)，輸送機在運行過程中無須專人看管，大大降低了勞動作業(yè)強度，同時該系統(tǒng)保護動作靈敏可靠，可實現(xiàn)與輸送機電機閉鎖功能，降低輸送機故障率。

4）實用性強：該系統(tǒng)不僅可用于不同型號的帶式輸送機，而且可用于運輸、化工、橋梁隧道等領(lǐng)域中，實用性強、應(yīng)用區(qū)域廣。

3 實際應(yīng)用效果分析

2020 年2 月永定莊煤礦選煤廠對每部帶式輸送機安裝了一套集中控制系統(tǒng)，截至2021 年2 月通過1 年的實際應(yīng)用來看，帶式輸送機安裝集中控制系統(tǒng)后，每部輸送機操控人員由原來的4 人減少為1 人，大大降低了勞動作業(yè)強度及勞動成本費用，同時安裝該系統(tǒng)后，全年輸送機跑偏現(xiàn)象得到有效控制，大塊煤矸撕帶事故由原來的5 起減少為2 起，斷帶事故由原來的6 起減少為1 起，全年可降低輸送機維修費用達35 余萬元，保證了選煤廠安全、高效選煤，取得了顯著應(yīng)用成效。