兴隆庄煤矿十采一横转载智慧皮带系统探究

兴隆庄煤矿十采一横转载智慧皮带系统探究

范守俊

兖州煤业股份有限公司兴隆庄煤矿，山东兖州，272102

摘要：兴隆庄煤矿井下皮带目前都实现了自动化控制，但由于煤源的不确定性，皮带开启以后常常处于空转状态。基于存在问题，提出对十采一横转载胶带机进行皮带机进行自动化控制系统建设的同时，引入负载智能跟踪及控制关键技术研究，寻求最佳的运输策略，实现皮带运输系统节能控制。同时引入视音频分析技术，提高对监控系统智能化的完善。

关键词：兴隆庄煤矿；十采一横转载；智慧皮带系统

一、建设目标

在安全、稳定、可靠的前提下，通过对胶带上进行沿线保护、视频、音频、监控系统进行自动化改造，实现皮带保护、集中连锁控制，无煤停车、少煤慢转，顺煤流启停控制工艺，达到皮带运输系统安全控制，减员增效，提高煤矿运输系统效率。包括：

（1）实现运行可靠的自动化；

（2）实现皮带设备强检；

（3）实现视频联动；

（4）实现音频联动和音频分析；

（5）运行成本低；

（6）制造成本低；

（7）延长设备寿命。

二、设计方案

2.1、系统总体架构

胶带监控系统由控制主站、摄像头、交换机、扩音电话、语音网关、温度传感器、振动传感器、地面上位机及控制软件组成。

2.2、基本控制设计

按照煤炭安全规程采集胶带机沿线所有保护，包括堆煤传感器、测速传感器、跑偏开关、超温洒水传感器、烟雾传感器、拉线开关、语音和纵撕等实现对井下胶带机打滑、跑偏、烟雾、纵向撕裂、堆煤、洒水、沿途急停系统、电压、电流、电机温度、电机震动、各部皮带运行情况、各煤仓煤量情况监测监控，实现井下皮带无人值班、少人值守功能。建立完善的井下主煤流子系统就地自动化，实现远方监测监控。

2.2.1改造设备

1、控制主站

皮带机头配置一台控制主站，内置西门子公司S7系列控制器，接入沿线保护、组合开关、变频器、抱闸装置、张紧装置等设备，实现对设备控制。

2、HMI操作屏

皮带机头配置一台操作屏，通过以太网接口与PLC控制器进行信息传输，显示胶带监控状态数据并控制皮带系统各台设备。

3、防爆信号转换器

胶带机头配置一台信号转换器，内置光电转换模块和8口交换机，胶带控制系统数据和胶带沿线音视频数据通过交换机传送至地面监控中心。

4、胶带保护

胶带保护包括温度和振动传感器等。

5、扩音电话

皮带沿线每100米安装一台扩音电话，扩音电话除了具备打点、喊话功能外，还能发出开机语音报警和皮带保护动作语音报警。

6、语音网关

语音网关能实现扩音电话与计算机之间的音频信号传输。语音网关与计算机之间的信号通过网线传输；语音网关与扩音电话之间的信号通过音频线传输。

7、上位机软件

地面设置一台上位机，地面集控人员通过上位机对皮带进行各种控制方式切换，控制井下各台设备启停。

2.2.2胶带控制模式

1、远程自动

旋转控制方式旋钮至远程自动，远程自动模式下，胶带系统只能由地面集控人员控制，在上位机上点击启动按键，系统根据设定程序依次启动胶带系统各台设备。在上位机上点击停止按键，系统根据设定程序依次启动胶带系统各台设备。远程自动模式下现场保留系统的停止急停功能。

2、就地自动

旋转控制方式旋钮至就地自动，就地自动模式下，胶带系统只能由机头胶带司机控制，在操作台显示屏或操作台按钮上点击启动，系统根据设定程序依次启动胶带系统各台设备。在操作台显示屏或操作台按钮上点击启动，系统根据设定程序依次启动胶带系统各台设备。

3、就地手动

旋转控制方式旋钮至就地手动，在就地手动模式下，胶带系统只能在操作台按钮上控制，在此模式下，系统控制不通过PLC控制器。完全由司机控制胶带系统的各台设备启停。此模式可用于PLC控制器故障和检修点动。

4、急停闭锁

按下急停闭锁按钮，系统处于急停状态，胶带系统拒绝一切开机操作。

2.3设备智能跟踪管理系统

2.3.1智能视频跟踪

视频画面可以作为系统预警或者报警的关联事件，当出现预警信息或者报警信息时，IFIX系统通过关联图分析，对有视频的信息，就作为关联信息调用相关视频直观弹出显示出故障现场的第一手图像信息，为故障分析提供了可靠的保证。

2.3.2、智能音频跟踪

工况设备音是用来部分替代人耳,对矿山设备的运行声音进行监测的。与视频信息类似，工况音通常也不在IFIX组态软件控制之下，，实时采集声音进行频谱的分析，形成表示设备工况音的特征曲线。

2.3.3．设备全寿命周期跟踪管理

以生产经营为目标，通过一系列的技术，经济，组织措施，对设备的安装，使用，维护，维修，改造，更新直至报废的全过程进行管理，以获得设备寿命周期费用最经济、设备综合产能最高的理想目标。

为了从管理上达到对设备全寿命周期的合理管理，必须构建一个适合本企业的设备全寿命周期管理系统。该系统不仅能查到设备的一些基本信息，还应具有信息综合分析的功能。全寿命周期管理系统要求将相关信息按时按规定记录（必须真实）并输入计算机，例如将故障类型，产生原因，停台天数，维修工时等相关数据及时输入计算机，并对信息进行分析处理，然后利用分析结果采取针对性措施，以达到故障率大幅下降的目的。

设备全寿命周期管理系统具体的管理功能

（1）对沿线设备进行汇总分类，根据设备预计寿命，出现寿命临期给予醒目的颜色预警提示，维修或者更换完成后预警消除。

（2）为信息录入人员设定相应的管理权限，可录入当班设备运行故障情况、处理内容、处理时间、处理人等信息。

（3）维修保养管理功能：包括设备维修管理和设备保养管理：管理人员根据设备关键性及其各项经济技术指标对设备分类，对不同类型的设备分别采用状态检测维修、定期维修、事后维修、改善性维修等不同的维修模式，维修管理包括编制及更改维修计划，记录维修信息；

（4）系统维护功能：对系统进行维护，保证系统良好运作。系统维护主要是管理、创建和调整系统的角色、用户及其权限，并进行系统操作权限分配；设置和调整系统的实时信息反馈；完成操作日志、数据备份及数据恢复操作。

3、经济、社会效益分析

3.1经济效益

（1）节约电能

十采一横转载皮带电机两台，总功率800kW，正常生产情况每天运行20小时，则耗电量为800×20=16000度。实现自适应负荷变频调速之后，假设每天有6小时空载或少载情况，平均转速下降50%，总功率也下降50%，则一天可节约电量400×6=2400度，一年可节约2400×365=876000度，按照工业用电0.8元/度计，则一年可节约电费876000×0.8=700800元。

（2）节约设备磨损，延长设备使用寿命，减少维修费用

由于实现自适应负荷变频调速，皮带运行磨损减少，维修工作相应减少，同时延长设备使用寿命。按照年折旧额计算，假设原皮带固定价值为20万元，使用年限为5年，年折旧额为20&pide;5=4万元，通过调速延长使用寿命可达7年，则年折旧额可降为20&pide;7=2.8万元，节约4-2.8=1.2万元；由于磨损造成设备维修每年投入人力等费用2万元，通过调速磨损减少可降至每年1万元，节约1万元。

3.2社会效益

本项目的实施有效延长设备使用率，节约人员浪费和时间浪费可在皮带输送系统行业的节能自动化技术与应用方面起到领先示范作用。

参考文献：

[1]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(03):173-174.

[2]杨凯.浅析煤矿井下皮带自动化控制系统[J].能源与节能,2017(12):110-111+117.

[3]蔡云领.浅析煤矿井下皮带自动化控制系统及其应用[J].科学技术创新,2018(08):183-184.