一、研發(fā)背景

煤礦主運(yùn)輸系統(tǒng)常由多臺(tái)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(tái)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(zhǎng)，轉(zhuǎn)接膠帶數(shù)量多，逆煤流啟動(dòng)過(guò)程中，造成前級(jí)多部設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間空載運(yùn)行，使系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)、電能浪費(fèi)嚴(yán)重等問(wèn)題。

針對(duì)帶式輸送機(jī)逆煤流啟動(dòng)時(shí)的問(wèn)題，研究帶式輸送機(jī)順煤流啟動(dòng)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(zhǎng)距離皮帶運(yùn)輸中，系統(tǒng)整體啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)、啟動(dòng)時(shí)多部設(shè)備長(zhǎng)期空載運(yùn)行的問(wèn)題。

二、研究?jī)?nèi)容 1.問(wèn)題分析

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

傳統(tǒng)的使用時(shí)間控制的帶式輸送機(jī)順煤流啟動(dòng)有兩個(gè)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(shí)，PLC發(fā)出的指令會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，導(dǎo)致后級(jí)帶式輸送機(jī)提前或延時(shí)啟動(dòng)，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(jí)帶式輸送機(jī)有煤停機(jī)時(shí)，順煤流啟動(dòng)會(huì)造成膠帶上的煤過(guò)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(wú)煤才能使用。

2.項(xiàng)目基本原理

該項(xiàng)目基于上述問(wèn)題研究，在原運(yùn)輸系統(tǒng)逆煤流一鍵啟動(dòng)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(dòng)，在除最前級(jí)皮帶機(jī)外的各部皮帶機(jī)上安裝三個(gè)有煤監(jiān)測(cè)點(diǎn)，各有煤監(jiān)測(cè)點(diǎn)的實(shí)時(shí)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(dòng)運(yùn)行，三個(gè)有煤監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置互鎖參數(shù)，防止任一檢測(cè)點(diǎn)失靈，前級(jí)皮帶未開(kāi)機(jī)造成皮帶堆煤事故。

發(fā)出順煤流啟動(dòng)信號(hào)前先對(duì)所有輔助設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)(按復(fù)位按鈕)，所有輔助設(shè)備正常后，再按啟動(dòng)按鈕，主控制器對(duì)所有有煤監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，任意一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)檢測(cè)到有煤時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)前級(jí)皮帶；任何一部皮帶有煤監(jiān)測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)故障，本級(jí)和上級(jí)皮帶逆煤流啟動(dòng)，其它皮帶轉(zhuǎn)換為順煤流啟動(dòng)。

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

如圖2所示運(yùn)輸系統(tǒng)順煤流啟動(dòng)方式。在2#、3#皮帶機(jī)上合理位置安裝3個(gè)有煤監(jiān)測(cè)點(diǎn)，利用監(jiān)測(cè)分站將檢測(cè)數(shù)據(jù)上傳到每部皮帶機(jī)的PLC主站，通過(guò)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(xiě)順、逆煤流啟動(dòng)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(dòng)識(shí)別參數(shù)，達(dá)到順、逆煤流自適應(yīng)啟停。

開(kāi)機(jī)時(shí)，首先啟動(dòng)3號(hào)皮帶，全速運(yùn)行后可上煤運(yùn)輸，當(dāng)煤流經(jīng)過(guò)3號(hào)皮帶1號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)，2號(hào)皮帶自動(dòng)啟動(dòng)，當(dāng)煤流達(dá)到3號(hào)皮帶3號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)，2號(hào)皮帶已全速運(yùn)行；當(dāng)煤流經(jīng)過(guò)2號(hào)皮帶1號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)，1號(hào)皮帶自動(dòng)啟動(dòng)，當(dāng)煤流經(jīng)過(guò)2號(hào)皮帶3號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)，1號(hào)皮帶已全速運(yùn)行，減少1號(hào)、2號(hào)皮帶空轉(zhuǎn)時(shí)間，節(jié)省電能，縮短了開(kāi)機(jī)時(shí)間，并確保不會(huì)發(fā)生堆煤現(xiàn)象。

3.有煤監(jiān)測(cè)點(diǎn)的安裝與調(diào)試

在每部皮帶機(jī)上合理設(shè)置三個(gè)有煤監(jiān)測(cè)點(diǎn)，作用分別是1#監(jiān)測(cè)點(diǎn)檢測(cè)到有煤時(shí)，發(fā)出一個(gè)給前級(jí)皮帶啟動(dòng)的指令；2#監(jiān)測(cè)點(diǎn)檢測(cè)上級(jí)皮帶是否運(yùn)行，如果沒(méi)有運(yùn)行信號(hào)，本級(jí)皮帶停車；3#監(jiān)測(cè)點(diǎn)檢測(cè)在順煤流剛開(kāi)機(jī)后，在前級(jí)皮帶沒(méi)有運(yùn)行的情況下，2#與3#監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間是否有煤，如果有煤，本級(jí)皮帶停車，上級(jí)皮帶啟動(dòng)，防止堆煤。

圖3 有煤監(jiān)測(cè)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(cè)點(diǎn)之間互鎖設(shè)置，安全可靠，不會(huì)出現(xiàn)堆煤事故，提高設(shè)備開(kāi)機(jī)率，該項(xiàng)目構(gòu)思新穎，設(shè)計(jì)獨(dú)特，從根本上解決了帶式輸送機(jī)啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)、電能浪費(fèi)嚴(yán)重問(wèn)題。

2.安全可靠

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

發(fā)出順煤流啟動(dòng)信號(hào)前先對(duì)所有輔助設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)(按復(fù)位按鈕)，所有輔助設(shè)備正常后，再按啟動(dòng)按鈕，主控制器對(duì)所有有煤監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，任意一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)檢測(cè)到有煤時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)前級(jí)皮帶；任何一部皮帶有煤監(jiān)測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)故障，本級(jí)和上級(jí)皮帶逆煤流啟動(dòng)，其他皮帶轉(zhuǎn)換為順煤流啟動(dòng)。

3.適用范圍廣泛

適用于多部長(zhǎng)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(dòng)效果對(duì)比

本項(xiàng)目成果很好的解決了逆煤流啟動(dòng)和使用時(shí)間控制的順煤流啟動(dòng)兩種啟動(dòng)方式的不足。在順煤流開(kāi)機(jī)時(shí)，無(wú)論皮帶上是否有煤均不會(huì)造成堆煤現(xiàn)象，開(kāi)機(jī)時(shí)間短，減少空轉(zhuǎn)時(shí)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(zhǎng)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(dòng)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(kāi)機(jī)三次計(jì)算(交接班時(shí)中間有1小時(shí)左右不出煤，停機(jī))，21下運(yùn)皮帶帶長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(wàn)kW·h，節(jié)省電費(fèi)約50.75萬(wàn)元/年。

(2)間接經(jīng)濟(jì)效益

采用逆煤流啟動(dòng)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(dòng)，按每天開(kāi)機(jī)一次計(jì)算，每天可節(jié)約皮帶啟機(jī)時(shí)間10分鐘，按工作面每小時(shí)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(jì)算，每年可增加經(jīng)濟(jì)效益約3600萬(wàn)元。

(3)可推廣性

本順煤流啟動(dòng)方式主要應(yīng)用于多部長(zhǎng)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(chǎng)所，其經(jīng)濟(jì)效益明顯，具有較強(qiáng)的推廣應(yīng)用價(jià)值。