煤矿带式输送机运输系统节能方案

来源: 发布时间:2019-09-04 09:10:50

  摘 要:面向煤矿带式输送机系统,设计带式输送机顺煤流启动控制系统,并结合带式输送机煤量实时检测,确定速度自动平滑调节的节能方案。通过现场改造工程实测,本系统可实现带式输送机运输系统顺煤流启动,并可根据煤流量大小自动调节带式输送机速度,节能和安全效益显著。

  关键词:煤矿;带式输送机;节能;顺煤流启动;变频调速

  0引 言

  当前在我国煤矿企业的生产过程中,带式输送机是主要运输设备,采用集控系统逆煤流启动、定速运行,存在带式输送机空载、轻载运行的问题,造成电能的浪费和设备磨损。

  本文以某煤矿井下带式输送机运输系统改造为例,通过采集带式输送机上料流传感器信号,经智能控制系统计算分析运送物料运输情况,与变频器相配合,实现带式输送机机智能调速运行,实现“煤多快转,煤少慢转,无煤停车”和 “顺煤流起车”, 降低带式输送机电耗,提高运输系统运行效率,实现井下运输系统无人值守。

  1带式输送机智能控制系统组成

  带式输送机智能控制系统主要包括智能控制系统、智能控制箱、隔爆兼本质安全型变频器、带式输送机保护装置、料流传感器、视频监控智能报警系统等,并将各子系统监控数据汇集处理,实现系统自动运行、智能保护的功能。

  1)智能控制系统,采用分布式控制结构,利用工业以太环网,在带式输送机控制分站之间建立通信,实现带式输送机运输系统的集中控制。

  2)智能控制箱,内置可编程控制器PLC,采集变频器、传感器数据及外部命令,分析设备运行状态、物料状态、故障状态等,实现整个系统的智能节能运行。

  3)带式输送机保护装置,可实现对相关设备(给煤机、破碎机)的联锁控制,具有各种保护和报警预告功能。

  4)料流传感器,是控制系统的主要监测设备,本方案采用微波型料流传感器。运输系统启动时,可准确监控各带式输送机煤量,调整运输系统运行速度。

  5)设备开停传感器,煤流系统内设备均配置设备开停传感器,准确反馈各设备是否运行,并与料流传感器配合,控制系统能准确掌握运输系统内设备运行状态。

  6)视频监控智能报警系统,集成视频分析原理、网络技术和监测监控技术,监视和记录井下工作现场的安全生产情况,避免违规作业,及时发现事故隐患。

  2运输系统改造方案

  某煤矿井下12#煤层现有5条带式输送机,分别为2#、3#、5#、7#、综采工作面带式输送机,将上述带式输送机全部进行智能化改造,井下煤炭运输流程如下:

  综采工作面转载机→综采工作面带式输送机→7#带式输送机→5#带式输送机→3#带式输送机→2#带式输送机

  1) 改造前运输系统存在问题

  ①原有带式输送机为人工控制,操作分散,流程繁琐;②带式输送机为直接启动,起动电流和机械冲击较大,带式输送机震动、颠簸,产生洒煤、接头损坏等问题;③带式输送机运行功率因数较低,在0.4-0.6左右;④采用逆煤流启动方式,下游带式输送机长时间空载运行;

  2)本系统改造方案

  对现场带式输送机存在问题的总结,并与现场运行人员探讨解决方案,提出以下改造方案:

  ①现有带式输送机增加矿用集成式能效变频器,实现调速和软启软停功能。②在带式输送机机尾处安装料流传感器。③煤流系统内设备均配置设备开停传感器。④带式输送机机头增加矿用高清数字摄像机,将视频数据上传至智能控制系统。

  3)控制运行方案

  本次改造实现了带式输送机系统顺煤流起车功能、智能调速功能,并提升带式输送机运输系统控制水平,达到地面远程集中控制,运输系统无人值守。

  ⑴ 顺煤流起车

  顺煤流起车是在整条线路带式输送机将物料卸空时应用。如果遇到检修或者故障停机时,请根据情况选择启动方式,控制系统具备顺煤流、逆煤流、手动等多种启动方式,满足用户使用需求。先启动综采工作面带式输送机,待综采工作面带式输送机启动后,再启动综采转载机、刮板输送机,待煤流运行到机尾料流传感器时,启动下游带式输送机。

  ⑵ 智能调速

  由于带式输送机上的物料流量是连续的不规则的,为使控制系统弱化对煤量波动敏感性,本系统根据煤量变化值,设定速度调整的区间,在各个区间之间设置补偿量,减少调速的波动和频次,稳定平滑调整带速,有效避免变频器保护误动作或者机械冲击振动。当运输系统启动完成后,并且开启了节能调速功能,下游带式输送机会根据上游料流传感器检测的煤量,调整带速。

  3运输系统改造节能评价

  1)效果分析

  通过改变带式输送机的运行速度来实现节能,通过现场实测,改造前后对比,带式输送机运输系统吨煤电耗2.7kwh/t减少至1.6kwh/t,减少电耗约为62%,年节能约为57万元,并减少带式输送机运行人员12人。

  2)延长设备使用寿命

  带式输送机节能运行后,因带式输送机整机的机械损耗降低,节省费用非常明显。

  4 结论

  带式输送机作为矿井主要运输设备,是建设绿色矿山的关键环节。本方案以建设高产高效矿井为目标,贯彻无人则安的理念,综合变频调速技术、煤量检测技术、智能控制技术、远程监控技术、物联网技术等,通过现场实际运行检验,实现带式输送机顺序启停,智能调速,全运输系统无人值守,并达到良好的节能效果,通过岗位替代和设备自动化升级从根本上提高煤矿安全。

  参考文献:

  [1] 中华人民共和国住房和城乡建设部. 带式输送机工程设计规范:中国计划出版社,2008

  [2] 国家安全生产监督管理总局. 煤矿安全规程:煤炭工业出版社,2016.

  [3] 煤矿带式输送机设计与制造关键技术研究及应用. 中国矿业大学出版社,2013.

  [4] 带式输送机工程设计与应用:冶金工业出版社,2015.


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