摘要：皮带输送机是煤矿井下重要的煤炭运输设备，其正常运行对于煤矿的高效开采具有十分重要的意义。然而，由于煤矿井下恶劣的环境以及高负荷条件，煤矿皮带输送机经常会发生各种故障。为了提高煤矿皮带输送机的稳定性，对皮带输送机的运行进行了自动化控制，实现了皮带输送机运行的无人值守。介绍了煤矿皮带输送机自动化控制的功能，探讨了煤矿皮带运输系统中自动化控制的应用，可以为认识煤矿皮带输送机的自动化控制提供一定的参考。
关键词：煤矿；皮带输送机；自动化控制
目前，皮带输送机运输是煤矿井下煤炭运输的主流方式，具有能连续运输、覆盖面广、方便快捷的特点。在运输过程中，由于皮带输送机长期处于高负荷状态和恶劣的环境，很容易发生各种故障，从而引发煤矿安全事故。2020年9月27日，重庆松藻煤矿发生了一起皮带自燃事故，导致16人死亡，42人受伤。为了进一步提高煤矿皮带输送机的安全性，非常有必要对煤矿皮带运输系统进行自动化改造[1-2]。通过采用自动化技术对皮带输送机进行集中控制，从而提高运输的效率和安全性。本文围绕煤矿皮带输送机自动化控制要实现的功能展开论述，分析了煤矿皮带运输系统中自动化控制的应用。
1煤矿皮带输送机自动化控制的功能
为了实现对煤矿皮带输送机的自动化改造，需要对整个控制系统的功能进行设计。考虑到煤矿井下皮带输送机有多个，下面将分析单部皮带输送机控制功能和所有皮带输送机控制功能。
1.1单部皮带输送机控制功能
在单部皮带输送机运行的过程中，皮带的全线均可以实现语音呼叫、预警。皮带输送机机头、机尾和沿线每200m装设1台语音喊话对讲音响。一旦发生紧急情况，就可以通知附近的工人进行处理，以免引发皮带输送机安全事故。为了保证及时地查看皮带输送机的情况，必须在各个落煤点装设视频监控设备。煤炭在运输过程中会发生氧化而温度升高，容易发生自燃，为此，需要在皮带输送机上方加装超温洒水系统。此外，还需要在每部皮带输送机上加装堆煤、烟雾、速度、跑偏、纵撕、温度、张力等保护装置，以应对生产过程中发生的一些故障[3]。皮带输送机在自动方式下按程序设定顺序启动、停止，在维修状态下单台启停。每个点位动作都能在局域集控、集中集控操作台和大屏上明确显示，并在语音系统呼叫动作原因。每部皮带输送机装设有远方/就地选择控制开关。集控操作台应能满足一键启停和解列逐台启动功能。显示屏可实时显示各机头落煤点情况，模拟显示各皮带输送机运行状况。
1.2所有皮带输送机控制功能
皮带输送机在自动方式下按程序设定顺序启动、停止；皮带输送机在维修状态下单台启停；控制台有完善的自诊断功能和记忆显示功能；设备运行状态和故障的位置及性能显示；语音通信和急停闭锁功能，启车预警、故障报警；皮带每隔100m有带拉线功能的急停闭锁，每隔200m有带拉线急停功能的扩音电话；可与井上计算机联网通信实现文字、图形显示，显示整个生产系统运行状态和故障状态，包括故障性质和地点；系统备有标准接口，可与其他系统联网及扩展；系统连接采用防护等级为IP67的快速插接件，安装简便快捷，避免因连接错误而造成设备损坏和影响使用；配套设备开机密码启动功能，提供该套系统所有安装件；具备与矿井应急广播系统共享的接口。
2煤矿皮带运输系统中自动化控制的应用分析
山西A矿井下主要运输体系由3条运输皮带构成，主运皮带1条，长度为750m，配合皮带2条，长度均为500m，运输距离共计1750m。皮带的宽度为1200mm，电机的功率均为2×160kW，供电电压1140V。为了进一步提升皮带运输系统的稳定性，对现有的运输系统进行了自动化改造。由统一的数据平台，通过接入稳定的千兆冗余工业以太环网，实现集控室监测、集中控制，各分站部分监测、集控，以及各皮带就地单独控制等，具备可切换的控制方式，同时与视频、音频、通信等系统互相配合，如图1所示。该系统有效地整合了各种资源，发挥了自动化集成的最大效益。自动化控制系统能够更好地实现安全生产、节能降耗、减员增效、降低成本。该系统控制主机的宽电压输入AC为90～250V，内置VoIP语音通信模块；内置视频图像处理软件，可直接配接摄像头，视频图像与设备运行工况可在同一界面显示，便于用户对现场设备的了解；根据用户需求，至少可配置出3条系统串行总线，每条串行总线为DC15V供电，单线通信距离达4km；控制器采用12.1寸、16∶9的液晶显示器，进行图文显示；具备TCP/IP（传输控制协议/网际协议）网络通信功能，具有光纤接口，内置网络交换机，可实现网络内远程监视、程序下载及修改、数据交换等；扩音电话、急停开关具备自锁功能，按下闭锁按钮可实现急停，复位时需要人工复位，自带锁孔；控制系统需要与KTK35型广播报警扩播电话实现对接功能。
2.1皮带输送机过程控制
由于井下情况复杂，自动化控制的皮带运输系统也会发生故障。但是自动化控制系统带有专用的传感器和保护开关，在发生故障或异常时，可以识别故障并促进相应的保护开关动作。在处理完故障后，系统可以自动复位，使皮带输送机恢复正常运行。这种保护控制方式可以从最大程度上避免煤矿安全事故的发生。此外，需要注意的是，自动化控制系统还具备手动控制功能，可以人为控制皮带输送机某些运行状态的实现。通过自动化控制系统的热电阻则可以进行动态化监视，若温度过高，则自动停运，对电机起到很好的保护作用。
2.2皮带输送机故障维修控制
在皮带输送机运行过程中，不可避免地会发生各种故障。为了减少皮带输送机的故障，需要对皮带输送机进行日常维护。根据维护的目标，可以分为设备和系统两个层面的维护。设备层面的维护是对现有皮带输送机的硬件设施进行全面的检查，而系统层面的维护则是对现有皮带输送机的软件功能进行全面的测试。在进行维修与维护时，为了能够进一步提高维护效果，需要根据系统故障以及状态，结合人工检测的方式来开展[4]。在维护或维修工作完成后，还需要根据系统要求进行调整，尽量排除所有故障隐患。
3结语
皮带运输系统是煤矿井下最重要的运煤系统，其正常运行对煤矿生产有着直接的影响。为了进一步提升皮带运输系统的稳定性和安全性，需要进行自动化改造。通过发挥自动化技术的优势，为煤矿企业创造巨大的经济效益。通过分析自动化控制系统实现的功能，探讨了其具体的应用情况，主要分为皮带输送机过程控制和故障维修控制。该系统的最大优势在于提升了皮带输送机控制的便捷性和安全性。希望所研究内容可以为煤矿皮带输送机的自动化改造提供一定的参考。
参考文献：
［1］孟建伟.自动化控制在煤矿井下皮带运输系统中的应用探究［J］.当代化工研究，2020(4)：66-67.
［2］李进朝.煤矿井下运输系统及集控系统研究与设计［D］.西安：西安科技大学，2018.
［3］张加宽.煤矿井下自动化控制在皮带运输中的应用［J］.内蒙古煤炭经济，2014(3)：173-174.
［4］冯志强.煤矿井下自动化控制在皮带运输中应用探究［J］.中国高新技术企业，2013(12)：130-131.
作者：李云 单位：阳城阳泰集团竹林山煤业有限公司
