皮带机顺逆煤流启动的研究与应用

一、研发背景

煤矿主运输系统常由多台带式输送机组成，担负着原煤运输重要任务，多台带式输送机一般采用逆起顺停的启停方式。因系统运输距离长，转接胶带数量多，逆煤流启动过程中，造成前级多部设备长时间空载运行，使系统启动时间较长、电能浪费严重等问题。

针对带式输送机逆煤流启动时的问题，研究带式输送机顺煤流启动技术，以优化生产工艺、降低生产成本、提高效能。解决长距离皮带运输中，系统整体启动时间较长、启动时多部设备长期空载运行的问题。

二、研究内容

1.问题分析

传统的使用时间控制的带式输送机顺煤流启动是采用PLC时间控制，对多部带式输送机进行时间设置，根据带式输送机的长度和运行速度，计算出煤流运行位置，当前级带式输送机运输煤炭运输到设定位置时，PLC发出指令，后级带式输送机自动启动、加速直至全速运转；依次类推，其他后级带式输送机依次启动。

传统的使用时间控制的带式输送机顺煤流启动有两个缺点：

一是可靠性差，带式输送机的运行速度发生改变时，PLC发出的指令会出现错误，导致后级带式输送机提前或延时启动，造成电能浪费或发生堆煤的事故。

二是安全性差，当后级带式输送机有煤停机时，顺煤流启动会造成胶带上的煤过量溢出，造成洒煤甚至超载将带式输送机压死，必须保证所有皮带上无煤才能使用。

2.项目基本原理

该项目基于上述问题研究，在原运输系统逆煤流一键启动方式的基础上进行改进，实现了运输系统的顺、逆煤流自适应一键启动，在除最前级皮带机外的各部皮带机上安装三个有煤监测点，各有煤监测点的实时数据传到PLC主控制器内，为保证皮带顺、逆煤流安全可靠启动运行，三个有煤监测点设置互锁参数，防止任一检测点失灵，前级皮带未开机造成皮带堆煤事故。

发出顺煤流启动信号前先对所有辅助设备进行检测（按复位按钮），所有辅助设备正常后，再按启动按钮，主控制器对所有有煤监测点进行检测，任意一个监测点检测到有煤时，自动启动前级皮带；任何一部皮带有煤监测点出现故障，本级和上级皮带逆煤流启动，其它皮带转换为顺煤流启动。

如图1所示运输系统逆煤流启动方式。开机时，先启动1号皮带，1号皮带全速运行后，启动2号皮带，2号皮带全速运行后，启动3号皮带，3号皮带才可上煤。这种方式造成1号、2号皮带空转时间长，运输系统开机时间长，电能浪费严重。

如图2所示运输系统顺煤流启动方式。在2#、3#皮带机上合理位置安装3个有煤监测点，利用监测分站将检测数据上传到每部皮带机的PLC主站，通过以太通讯网上传到电脑主控制器，电脑主控制器内编写顺、逆煤流启动程序，并设置互锁参数，在电脑主控制器内设置自动识别参数，达到顺、逆煤流自适应启停。

开机时，首先启动3号皮带，全速运行后可上煤运输，当煤流经过3号皮带1号监测点时，2号皮带自动启动，当煤流达到3号皮带3号监测点时，2号皮带已全速运行；当煤流经过2号皮带1号监测点时，1号皮带自动启动，当煤流经过2号皮带3号监测点时，1号皮带已全速运行，减少1号、2号皮带空转时间，节省电能，缩短了开机时间，并确保不会发生堆煤现象。

3.有煤监测点的安装与调试

在每部皮带机上合理设置三个有煤监测点，作用分别是1#监测点检测到有煤时，发出一个给前级皮带启动的指令；2#监测点检测上级皮带是否运行，如果没有运行信号，本级皮带停车；3#监测点检测在顺煤流刚开机后，在前级皮带没有运行的情况下，2#与3#监测点之间是否有煤，如果有煤，本级皮带停车，上级皮带启动，防止堆煤。

图3 有煤监测点

三、带式输送机顺逆煤流自适应启停优点

1.技术先进

各监测点之间互锁设置，安全可靠，不会出现堆煤事故，提高设备开机率，该项目构思新颖，设计独特，从根本上解决了带式输送机启动时间长、电能浪费严重问题。

2.安全可靠

利用3个有煤监测点，实现运输系统顺、逆煤流自适应启动。在每部皮带机上合理设置三个有煤监测点，作用分别是1#监测点检测到有煤时，发出一个给前级皮带启动的指令；2#监测点检测上级皮带是否运行，如果没有运行信号，本级皮带停车；3#监测点检测在顺煤流刚开机后，在前级皮带没有运行的情况下，2#与3#监测点之间是否有煤，如果有煤，本级皮带停车，上级皮带启动，防止堆煤。

发出顺煤流启动信号前先对所有辅助设备进行检测（按复位按钮），所有辅助设备正常后，再按启动按钮，主控制器对所有有煤监测点进行检测，任意一个监测点检测到有煤时，自动启动前级皮带；任何一部皮带有煤监测点出现故障，本级和上级皮带逆煤流启动，其他皮带转换为顺煤流启动。

3.适用范围广泛

适用于多部长距离带式输送机作为主运输系统连续运输的矿山生产、洗选等其它使用带式输送机的企业。

四、应用效果

1.与传统顺（逆）煤流启动效果对比

本项目成果很好的解决了逆煤流启动和使用时间控制的顺煤流启动两种启动方式的不足。在顺煤流开机时，无论皮带上是否有煤均不会造成堆煤现象，开机时间短，减少空转时间，减少设备磨损，节省电能多，并提高生产效率。

2.经济效益分析

以某大型矿井长距离运输系统为例，产生的经济效益如下：

（1）直接经济效益

当地面皮带集控系统一键启动逆煤流皮带，从214皮带机启机到21下运皮带启机约需10分钟。每天按开机三次计算（交接班时中间有1小时左右不出煤，停机），21下运皮带带长1750米，带速4米/秒，电机功率4×560kw（因为这是最后一部皮带所以不存在空载损耗），主井皮带(第三部皮带)带长3350米，带速4米/秒，电机功率4×2240kW，空载损耗4×250kW·h，每天节省电能：1160kW·h；201皮带（第二部皮带）带长68.5米，带速4米/秒，电机功率560kW，空载消耗电量50kW·h，每天节省电能：95kW·h；214皮带（第一部皮带）带长190米，带速4米/秒，电机功率560kW×2，空载消耗电量2×50kW·h，每天节省电能：195kW·h。

主井皮带、201皮带、214皮带每天可节省电能：1450kW·h，每年可节省电能：50.75万kW·h，节省电费约50.75万元/年。

（2）间接经济效益

采用逆煤流启动皮带，从214皮带机启机到21下运皮带启机约需10分钟；实行主运皮带系统顺煤流启动，按每天开机一次计算，每天可节约皮带启机时间10分钟，按工作面每小时生产原煤1500吨，每天可提高原煤产量250吨，每月提高原煤产量7500吨，每年提高原煤产量90000吨，按400元/吨计算，每年可增加经济效益约3600万元。

（3）可推广性

本顺煤流启动方式主要应用于多部长距离带式输送机作为主运输系统连续运输的矿山生产、洗选等场所，其经济效益明显，具有较强的推广应用价值。