煤礦井下自動化控制在皮帶運輸中應(yīng)用探究

1、煤礦井下自動化控制在皮帶運輸中應(yīng)用探究    摘要：皮帶運輸機在現(xiàn)代煤礦高產(chǎn)高效的生產(chǎn)過程中起到主要作用。煤礦生產(chǎn)有其特殊性，皮帶運輸系統(tǒng)運煤量無法實現(xiàn)均勻輸送，皮帶運輸機的自動控制系統(tǒng)應(yīng)運而生，并在生產(chǎn)發(fā)展的過程中日益精準(zhǔn)，不僅促進了生產(chǎn)的發(fā)展，還有助于節(jié)能減排。 關(guān)鍵詞：煤礦礦井；皮帶運輸機；自動化控制；傳送裝置 中圖分類號：TD611 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）12-0130-02 進入21世紀(jì)，人們對于能源的消費量以及消費水平呈現(xiàn)出快速增長態(tài)勢，隨著能源的消耗，本世紀(jì)能源結(jié)構(gòu)也必將發(fā)生巨大變化。傳統(tǒng)的煤炭等資源將會逐

2、步降低在能源消費中的比重，取而代之的是新興能源與可再生資源所占比重的大幅增加。但是，就我國能源構(gòu)成結(jié)構(gòu)來看，由于石油、天然氣儲量有限，水力資源分布極其不均，這必將導(dǎo)致我國能源構(gòu)成中煤炭主導(dǎo)地位的長期不動搖。更重要的是，隨著人口的不斷增長以及為滿足國家經(jīng)濟持續(xù)高速穩(wěn)定發(fā)展的要求，我國能源消費的總量在接下來的很長一段時間內(nèi)都將保持上升態(tài)勢，雖然煤炭消費的比例將會下降，但其消費總量將繼續(xù)增加。 我國是世界儲煤大國，煤炭資源豐富，勞動力廉價，本應(yīng)在國際市場競爭中占據(jù)優(yōu)勢，但由于技術(shù)、管理、體制等原因，大多數(shù)煤礦的勞動力效率低下。1998年我國原有統(tǒng)配煤礦的平均全員效率僅為美國的1.6%，澳大利亞的1.

3、78%；工人年工資僅為美國2%，澳大利亞的1.15%，工資差別如此之大，但是每噸煤勞動成本還是超過了美國。目前國內(nèi)煤炭行業(yè)的現(xiàn)狀是煤炭企業(yè)已難以盈利甚至虧損，經(jīng)營狀況舉步維艱，此種狀況亟待解決。本文主要就自動控制系統(tǒng)在煤礦井下皮帶運輸系統(tǒng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀及前景進行探討，供廣大同仁參考借鑒。 1 采用皮帶輸送自動化控制系統(tǒng)的緊迫性 我國目前煤炭企業(yè)的經(jīng)營現(xiàn)狀十分慘淡，未來我國煤炭企業(yè)的出路在哪里？依據(jù)世界上其他先進采煤國以及我國神華、兗礦等礦區(qū)“九五”發(fā)展經(jīng)驗，綜合其他傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的經(jīng)驗來看，采用高新技術(shù)改造傳統(tǒng)煤炭工業(yè)，降低人工成本，提高生產(chǎn)效率已經(jīng)是中國煤炭企業(yè)走出目前困境的唯一出路。 傳統(tǒng)帶式

4、輸送裝置在煤礦生產(chǎn)中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，但是這種帶式輸送裝置存在啟動電流大、傳動效率低、功率不平衡、無功環(huán)流損耗大、老化速度快等缺點，給企業(yè)帶來巨大經(jīng)濟損耗的同時，也給煤礦的安全生產(chǎn)造成了嚴(yán)重威脅，其中機電事故中相當(dāng)數(shù)量發(fā)生在老化的帶式傳送裝置上，直接影響到煤礦工人的人身安全。 現(xiàn)代煤礦高產(chǎn)高效的主要運輸設(shè)備就是皮帶運輸機。由于煤礦的特殊生產(chǎn)條件，運行過程中皮帶運煤量不均勻。高速運行時容易發(fā)生低負(fù)荷與零負(fù)荷工況，嚴(yán)重磨損傳動部件，造成電能的巨大浪費，同時由于皮帶運輸機在生產(chǎn)過程中不能中斷運行，因此對于皮帶輸送裝置系統(tǒng)的改造就顯得尤為重要。 2 皮帶運輸機自動控制系統(tǒng)原理及特點 皮帶運輸機自動控制

5、系統(tǒng)應(yīng)用電力電子技術(shù)實現(xiàn)對皮帶傳動速度等相關(guān)參數(shù)的控制。隨著煤礦向一礦一面方向發(fā)展，相關(guān)配套設(shè)備的發(fā)展趨勢則呈現(xiàn)出大型化、大功率化，對于電能的供應(yīng)及電能質(zhì)量提出更高的要求。而電力電子技術(shù)則是借助于半導(dǎo)體功率器件對電能進行轉(zhuǎn)換、控制和優(yōu)化利用。電力電子技術(shù)迅猛發(fā)展給皮帶運輸機自動控制系統(tǒng)的更新升級帶來了福音，第三代電力電子器件可將高電壓、大電流的功率器與起控制作用的數(shù)字電路、邏輯電路、保護電路以及傳感檢測電路集成在一起。其主要優(yōu)點是可以直接接收控制信號并進行傳遞和變換處理以達到控制目的。 煤礦井下自動化控制系統(tǒng)中，皮帶運輸機所用調(diào)速交、直流電動機就是采用的電力電子技術(shù)。自動控制系統(tǒng)通過排布在傳送

6、帶上的載荷傳感器采集載荷信號傳遞到中樞系統(tǒng)進行分析，繼而將動作指令傳遞給調(diào)速電機，控制皮帶運行速度，以匹配負(fù)載，達到降低能耗，延長傳動部件使用壽命的目標(biāo)，同時大大提高其運行安全性與可 靠性。 此種系統(tǒng)有一般自動控制系統(tǒng)所具有的特點。首先，都采用計算機（包括單片機、PLC即可編程序控制器或嵌入式計算機）和多種傳感器組成的工況檢測以及控制系統(tǒng)，對設(shè)備各部分工況參數(shù)進行連續(xù)監(jiān)控及保護，并采用顯示控件對相關(guān)參數(shù)顯示；其次，具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能。皮帶輸送機自動控制系統(tǒng)在整個礦場自動控制系統(tǒng)中并非獨立存在，不是一個“自動化孤島”，而是具有良好的通信聯(lián)網(wǎng)功能。在計算機上有相應(yīng)的通信接口或者通信模塊，通過雙芯屏

7、蔽通信線或者光纖與其他設(shè)備連接，實現(xiàn)信息交互、聯(lián)動和集中控制；最后，采用多種先進傳感器采集相關(guān)信號，例如載荷信號、傳送速度信號等，給中央處理器提供足夠數(shù)據(jù)，保證能夠及時準(zhǔn)確控制調(diào)速電機進行動作。傳感器數(shù)量以及性能直接影響到數(shù)據(jù)信息量的大小以及數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。 3 皮帶輸送自動控制系統(tǒng)的發(fā)展前景與趨勢 目前我國煤礦生產(chǎn)企業(yè)急于走出困境，紛紛選擇以高新技術(shù)為支持的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改革，試圖通過高新技術(shù)的應(yīng)用降低生產(chǎn)投入，減少生產(chǎn)能耗，提高生產(chǎn)效率，提高煤炭產(chǎn)量。皮帶輸送自動控制系統(tǒng)優(yōu)點在于能夠使工作速度與負(fù)荷量相互配合，避免不必要的空轉(zhuǎn)以及低負(fù)荷運轉(zhuǎn)工況，大大提高了設(shè)備使用壽命，減少對設(shè)備的損耗，減少了空轉(zhuǎn)

8、等情況下對于電能的大量消耗，降低了生產(chǎn)成本。更重要的是大大提高設(shè)備運行安全性與可靠性，使得事故發(fā)生概率明顯下降，礦場職工的生命安全得到更好的保障。 自動控制系統(tǒng)的投入運行，使得大量傳感器取代了傳統(tǒng)生產(chǎn)中人的作用，對于工況的判斷更加準(zhǔn)確，更加數(shù)字化，對于系統(tǒng)生產(chǎn)效率的提高有極大的作用。同時，也解放了大量勞動力，檢修人員也大大減少，設(shè)備檢修投入大幅降低。 基于以上情況，皮帶輸送自動控制系統(tǒng)在煤礦井下生產(chǎn)過程中的普及與更新?lián)Q代已然勢不可擋。其應(yīng)用呈現(xiàn)出普及化趨勢，自動控制系統(tǒng)的發(fā)展與更新?lián)Q代體現(xiàn)在以下幾個方面。首先，中樞處理的高速化，計算機技術(shù)和材料學(xué)的發(fā)展使得CPU處理數(shù)據(jù)的能力日益提高，保證了信

9、息處理的及時性；其次，系統(tǒng)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出多接口的發(fā)展趨勢，能與更多的處理以及分析軟件實現(xiàn)在線聯(lián)網(wǎng)通信；最后，所采用傳感器向精細化、較高的數(shù)據(jù)采集能力方向發(fā)展，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與全面性。 4 結(jié)語 皮帶輸送自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用給處于困境的煤炭企業(yè)帶來了福音，使得生產(chǎn)成本大幅降低，人工投入減少，運行的安全性得到保障。此系統(tǒng)在未來將會受到越來越多企業(yè)的青睞，其更新?lián)Q代的產(chǎn)品也將進一步降低生產(chǎn)投入，發(fā)展前景廣闊。 參考文獻 1 任國玲.皮帶機自動化系統(tǒng)在煤礦中的設(shè)計與應(yīng)用 J.工業(yè)技術(shù)，2013. 2 陸建成，雷瑞杰.礦用井下皮帶運輸機智能控制系統(tǒng)J.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012. 3 程世國.淺談煤礦井下自動化控制在皮帶運輸中的應(yīng)用J.魅力中國，2010，（20）. 4 譚得健.我國煤礦