某矿井主运输皮带机系统优化方案设计

李 楠

(霍州煤电集团吕临能化公司， 山西 吕梁 033200)

1 前言

某矿井运输巷安装主运输皮带机1部，型号为STJ- 1000/2×110，运输能力为630t/h，电机功率2×110kW(双机)，贮带长度≥50m，与链板机搭接长度≥12m，工作电压1 140V，传动滚筒直径630mm，改向滚筒直径400mm，输送距离1 120m，带速2.5m/s，张紧绞车型号为KHU09- 1140/660V。

该主运输皮带机集控系统，于2008年3月年进行“顺煤流”简易开车改造，因初期集控程序设计不完善，经过多年的使用部分传感器设备陈旧老化，经常造成中途停车，影响运行,浪费电能，同时皮带机启动打点信号采用传统声光电铃，而且只在皮带机机头处安装，未安装启车语音报警和沿线语音通信装置，当地面操作开车时，位于皮带机中部作业人员如不能听到皮带机启动电铃信号，皮带机突然启动会危害人身安全。因此，对主运输皮带机优化升级改造十分必要。

2 “顺煤流”关键技术及技术方案

1)关键技术

(1)对该系统“顺煤流”程序重新设计优化，采取PLC时间继电器和堆煤感应信号双重控制系统。

(2)改变中央皮带机PLC与东西翼皮带机PLC闭锁软继电器程序，变开关量式为脉冲数据式。

2)技术方案

(1)优化皮带机集控系统西门子STEP75.0控制软件，上位机、下位机PLC软件操作程序，改变中央皮带机PLC与东西翼皮带机PLC闭锁软继电器程序，变开关量式为脉冲数据式，检测前台、后台皮带机开停状态，准确判定前后台皮带机因掉电或故障停车，确保系统安全运行。

(2)为保证系统稳定以及应急故障处理，增加了部分配件。增加防爆兼本安型不间断稳压电源4台、中央控制处理器CPU、开关量、模拟量模块、传感器等。

3 启动预警关键技术及技术方案

1)关键技术

(1)将PLC控制系统、语音预警通信系统结合，实现皮带启车语音报警。

(2)实现皮带沿线扩播、打点、通话功能。

图1 皮带机集中控制系统优化后操作界面图

2)设计原则

(1)高可靠性：稳定可靠运行是系统建设目标的关键，保证在系统设计中选用高可靠性的产品设备，充分考虑冗余、容错能力，同时合理设计系统架构，最大限度地支持系统的可靠运行[1]。

(2)安全性：煤炭系统作为国家的基础能源系统，设计中必须考虑防止内部及外部非法访问的措施，保证系统数据的安全传输。因此需要制订统一的系统安全策略，整体考虑系统的安全性[2-3]。

(3)网络可扩展性：根据未来业务的增长和变化，系统可以平滑地扩充和升级，最大程度地减少对网络架构和现有设备的调整。

3)技术方案

(1)本次系统实施包括7部皮带机，在皮带沿线安装扩播话机，实现各部皮带机沿线的启动预警及通话打点功能，为巷道中人员的通信通畅及人身安全提供保障。

(2)系统设计在皮带机头安装高级话机，并将PLC预警输出接入高级话机语音触发点,或人为手动触发报警点实现皮带启车预警。

(3)皮带沿线设置普通话机，按200m左右均匀布置，如有特殊位置要求可根据需求做适当调整。

4 实施过程

经过优化设计施工，对中央皮带机、东胶一部皮带机、东胶二部皮带机、东胶三部皮带机、西胶一部皮带机、西胶二部皮带机、二采区运输石门皮带机7条皮带机实现“顺煤流”启停功能，优化后的操作界面如图1所示。

(1)“顺煤流”开车：在连续转载运输煤炭(矸石)时，前部皮带机静态等待，其启动时间根据后部皮带机的长度和运行速度确定，当煤流到后部机尾处，通过PLC时间继电器控制，使前部皮带机自动启动，实现连续转载功能。本次优化设计采取PLC时间继电器和堆煤感应信号双重控制系统，保证系统的可靠性、稳定性，确保安全运行[4-5]。

(2)故障判断及联锁保护：“顺煤流”开车中，前部皮带机能否正常启动及联锁保护投入时间的确定是技术关键。检测取样前部皮带机启动信号，反馈给PLC来判断是否停止后部皮带机。若前部皮带机因故障没有正常启动，后部皮带机“智能”判断并自动停车，同时给出报警信息，由检修人员及时处理。联锁保护的投入时间根据煤流到后部机头的时间而确定，由PLC时间继电器和传感器发出信号共同判定，实现转载中的联锁保护功能。

(3)煤位闭锁避免重载起车：缓冲仓接近满仓时，采集雷达式料位计测量数据和堆煤传感器给出高煤位信息，PLC执行“由里到外”的停车程序延时停机，避免因满仓引起皮带机重载启动，降低机电事故，确保空载启动。

5 主运输皮带机启动预警优势

(1)整合现有资源，节省投资。本系统可将扩播电话、小灵通、Wi-Fi手机、调度电话、井下广播系统等不同的系统进行有效整合，充分利用现有的资源，节省投资，并可实现向下一代全数字应急通信广播系统的平滑过渡。

(2)系统采用基于VOIP的新一代语音通信技术构建，充分利用矿区的工业以太环网资源。灵活高效的层次结构设计，可大大减少线路敷设带来的工程难度和建设成本，有效控制系统建设成本和施工周期，并为系统后期维护和结构拓展带来便利。

(3)扩展和定制。系统终端通信采用标准的以太网协议实现，数字扩播电话采用标准的RS485信号。数字电话的优点就是具有很强的扩展性，并预留大量接口用于其他子系统的接入和系统功能扩展。

(4)综合救援指挥呼叫中心软件具有灵活的架构，预留各类接口，可根据用户的不同需求进行定制开发。

(5)系统联动。系统预留各类型接口，可实现各类型监测监控、安全保障及应急通信系统的接入，提供强大高效的系统联动功能。

6 结论

通过改造“顺煤流”开车程序，系统运行更加稳定，减少了皮带机空载运转时间，节约了大量电能，同时减少了皮带机磨损，保证了皮带机的安全运行。启车预警及沿线通信装置的安装使用，完善了皮带机远程监控系统，为矿井安全高效生产提供了可靠保障，节约了事故处理及救险响应时间，而且可以提高人员生产效率，具有推广应用价值。