摘要：針對(duì)礦用刮板輸送機(jī)在使用過(guò)程中出現(xiàn)的煙霧、跑偏、堆煤、超溫等故障問(wèn)題，分析了礦用刮板輸送機(jī)電氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特性和技術(shù)要求，說(shuō)明了電氣控制系統(tǒng)優(yōu)化匹配設(shè)計(jì)，并對(duì)其在神華煤礦進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用測(cè)試，結(jié)果表明：裝有該電氣控制系統(tǒng)的刮板輸送機(jī)整體運(yùn)行較為穩(wěn)定，各項(xiàng)功能運(yùn)行正常，有效節(jié)約了企業(yè)的費(fèi)用支出。

　　關(guān)鍵詞：煤礦刮板輸送機(jī)電氣控制系統(tǒng)

　　引言

　　由于礦用刮板輸送機(jī)工作的特殊性及井下環(huán)境的惡劣性，其使用過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)煙霧、跑偏、堆煤、超溫等故障問(wèn)題，針對(duì)這些故障問(wèn)題，目前主要采用人工故障處理，該方式存在解決效率差、可靠性低、成本高等問(wèn)題，為此，需對(duì)現(xiàn)有刮板輸送機(jī)電氣控制系統(tǒng)開(kāi)展進(jìn)一步的應(yīng)用研究，并從防爆裝置、電源模塊、各類傳感器等方面，對(duì)電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化匹配設(shè)計(jì)，并在神華煤礦進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用測(cè)試[1]。

　　1電氣控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特性

　　礦用刮板輸送機(jī)主要由傳動(dòng)滾筒、驅(qū)動(dòng)裝置、機(jī)架、輸送帶、給料裝置、改向裝置、電氣控制系統(tǒng)等部件組成，而電氣控制系統(tǒng)則主要由控制臺(tái)、人機(jī)界面、各類傳感器、保護(hù)裝置等部分組成，通過(guò)電氣控制系統(tǒng)，可對(duì)輸送機(jī)使用過(guò)程中的設(shè)備損壞、溫度過(guò)高等故障問(wèn)題進(jìn)行檢測(cè)、判斷及報(bào)警，其原理為：電氣控制系統(tǒng)主要通過(guò)各類傳感器采集的相關(guān)數(shù)據(jù)信號(hào)，再將數(shù)據(jù)發(fā)送給主站的控制系統(tǒng)，主站利用RS232總線將控制信號(hào)上傳至上位機(jī)和主操作臺(tái)，同時(shí)由上位機(jī)向刮板輸送機(jī)發(fā)出響應(yīng)命令。

　　在自動(dòng)控制下，主站PLC通過(guò)計(jì)算后，發(fā)出對(duì)應(yīng)的動(dòng)作和傳達(dá)指令，并發(fā)送至從站PLC執(zhí)行進(jìn)一步的操作和監(jiān)測(cè)。整體系統(tǒng)具有檢測(cè)精度高、系統(tǒng)運(yùn)行可靠、檢測(cè)功能齊全等特點(diǎn)，是刮板輸送機(jī)中的重要組成部分，目前，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行了不斷的優(yōu)化升級(jí)，已能較好地滿足刮板輸送機(jī)井下作業(yè)的生產(chǎn)需要[2-3]。

　　2電氣控制系統(tǒng)技術(shù)要求

　　根據(jù)國(guó)家防爆檢驗(yàn)部門(mén)規(guī)定，結(jié)合刮板輸送機(jī)井下作業(yè)的特殊環(huán)境情況，刮板輸送機(jī)電氣控制系統(tǒng)需滿足如下技術(shù)要求：1)防爆性能要求。電氣控制系統(tǒng)中通訊設(shè)備、檢測(cè)設(shè)備、控制設(shè)備均需具有一定的防爆性能，且需通過(guò)相關(guān)的防爆試驗(yàn)，并取得防爆性合格證，保證設(shè)備能滿足井下惡劣環(huán)境的使用要求。2)較強(qiáng)兼容性。由于井下環(huán)境的惡劣性，各類設(shè)備在使用一段時(shí)間后易出現(xiàn)故障或損壞現(xiàn)象，需經(jīng)常對(duì)其進(jìn)行不同型號(hào)、不同性能的零部件維修或更換，故要求電控系統(tǒng)中的設(shè)備檢驗(yàn)有較強(qiáng)的兼容性，以方便后期的設(shè)備維護(hù)。

　　3)先進(jìn)性要求。隨著煤礦相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，要求刮板輸送機(jī)的各項(xiàng)性能也應(yīng)隨著技術(shù)的發(fā)展而不斷的提升，如智能顯示、人機(jī)界面、遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制、智能檢測(cè)和報(bào)警等功能，同時(shí)，這些先進(jìn)技術(shù)在使用過(guò)程中，必須保證具有較高的穩(wěn)定性和可靠性，以更好地滿足輸送機(jī)井下作業(yè)需求。4)高可靠性和操作方便性。電氣控制系統(tǒng)的運(yùn)行正常與否，直接關(guān)系到刮板輸送機(jī)的生產(chǎn)效率和作業(yè)安全，故要求其系統(tǒng)中的設(shè)備必須具有較高的可靠性;同時(shí)，要求設(shè)備在使用維護(hù)過(guò)程中，具有較好的操作方便性，以減小人員勞動(dòng)力和企業(yè)費(fèi)用支出。

　　3電氣控制系統(tǒng)主要部分設(shè)計(jì)

　　3.1防爆裝置

　　由于刮板輸送機(jī)中配置有諸多傳感器、控制器、檢測(cè)器等設(shè)備，為防止井下發(fā)生故障事故時(shí)對(duì)這些設(shè)備產(chǎn)生影響，且避免其他干擾信號(hào)對(duì)設(shè)備運(yùn)行的影響，故需在電氣控制系統(tǒng)中配置防爆裝置。因此，選用了萬(wàn)維電子公司生產(chǎn)的與刮板輸送機(jī)電氣系統(tǒng)配套的KZX防爆裝置。該設(shè)備具有本安型開(kāi)關(guān)量輸入、模擬量輸入、本安型輸出、非本安型輸出等接口，具有結(jié)構(gòu)緊湊、防爆性能強(qiáng)等特點(diǎn)。同時(shí)，在結(jié)構(gòu)上采用了集隔爆腔和本安型于一體的防爆型式設(shè)計(jì)，隔爆腔與本安腔之間使用過(guò)線電纜連接，可通過(guò)獨(dú)立的喇叭嘴實(shí)現(xiàn)與外接信號(hào)的連接。由此，通過(guò)該KZX防爆裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)輸送機(jī)中各類設(shè)備的隔爆保護(hù)。

　　3.2電源的匹配設(shè)計(jì)

　　該系統(tǒng)中PLC控制模塊、繼電器模塊等模塊運(yùn)行均采用了12V或24V直流電壓，故需對(duì)控制系統(tǒng)的電壓進(jìn)行匹配設(shè)計(jì)。考慮到井下環(huán)境的特殊性，所配電源模塊需具有防爆功能，而目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的電源模塊包有萬(wàn)維本安礦用防爆變圧器電源、礦用隔爆兼本安型電源等，在綜合考慮體積因素和隔爆功能基礎(chǔ)上，選用了萬(wàn)維本安礦用防爆變圧器電源系列，該產(chǎn)品可被廣泛應(yīng)用于井下的甲烷、煤塵等危險(xiǎn)環(huán)境中，具有輸入電壓可調(diào)范圍廣、超負(fù)荷能力強(qiáng)、體積小、質(zhì)量輕等特點(diǎn)。

　　3.3各類傳感器匹配設(shè)計(jì)

　　3.3.1速度傳感器匹配

　　刮板輸送機(jī)在井下作業(yè)過(guò)程中，時(shí)常會(huì)出現(xiàn)皮帶巧滑、超速等現(xiàn)象，為實(shí)時(shí)檢測(cè)該信號(hào)，在電氣控制系統(tǒng)中配置了速度傳感器，用以檢測(cè)輸送機(jī)的運(yùn)行速度。因此，選用了GSH4型速度傳感器。其內(nèi)部接口包括12V正極、負(fù)極、GND接地，在操作過(guò)程中，可將其安裝在旋轉(zhuǎn)外殼上，當(dāng)輸送機(jī)旋轉(zhuǎn)起來(lái)時(shí)，在傳感器和磁鋼之間會(huì)形成一種脈沖，脈沖信號(hào)經(jīng)處理成數(shù)據(jù)信號(hào)后，可實(shí)現(xiàn)對(duì)輸送機(jī)轉(zhuǎn)速的檢測(cè)。該傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、體積小等特點(diǎn)，可被廣泛應(yīng)用于刮板輸送機(jī)的速度檢測(cè)中[4]。

　　3.3.2煙霧傳感器

　　煙霧傳感器主要用于檢測(cè)刮板輸送機(jī)工作過(guò)程中與物體之間摩擦產(chǎn)生的燃燒煙霧。該設(shè)備可通過(guò)顯示燈判斷故障，紅色指示燈為故障報(bào)警燈。當(dāng)刮板輸送機(jī)出現(xiàn)過(guò)熱或燃燒時(shí)，可通過(guò)該傳感器采集相關(guān)數(shù)據(jù)信號(hào)后傳輸至PLC控制器，同時(shí)，紅色指示燈亮起。其內(nèi)部接口主要包括12V正極、負(fù)極及接地，另外，還有一個(gè)與PLC控制器連接的I/O接口。該傳感器具有檢測(cè)精度高、設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)，是針對(duì)井下惡劣環(huán)境時(shí)必不可少的檢測(cè)設(shè)備[5]。

　　4電氣控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

　　結(jié)合前文建立的刮板輸送機(jī)電氣控制系統(tǒng)，將其在神華煤礦進(jìn)行了3個(gè)月的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用測(cè)試，在測(cè)試期間，裝有該電氣控制系統(tǒng)的刮板輸送機(jī)整體運(yùn)行較為穩(wěn)定，各項(xiàng)功能運(yùn)行正常，人機(jī)界面能將輸送機(jī)的運(yùn)行溫度、轉(zhuǎn)速、關(guān)鍵部件耗損程度進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，針對(duì)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的危險(xiǎn)信號(hào)，能及時(shí)進(jìn)行報(bào)警提示，并準(zhǔn)備顯示故障發(fā)生原因及故障位置。

　　在此期間，刮板輸送機(jī)未發(fā)生一起故障事故，零部件基本未出現(xiàn)損壞或更換現(xiàn)象。據(jù)企業(yè)人員介紹，與以往單臺(tái)輸送相比，該電氣控制系統(tǒng)三個(gè)月的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，為神華煤礦節(jié)約了近10萬(wàn)元的費(fèi)用支出，同時(shí)，也提高了輸送機(jī)的運(yùn)行安全，得到了企業(yè)人員的普遍認(rèn)可。

　　5結(jié)論

　　將電氣控制系統(tǒng)在神華煤礦進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用測(cè)試后，裝有該電氣控制系統(tǒng)的刮板輸送機(jī)整體運(yùn)行較為穩(wěn)定，各項(xiàng)功能運(yùn)行正常，設(shè)備故障率和零部件更換率幾乎為零，在三個(gè)月的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，有效節(jié)約了企業(yè)的費(fèi)用支出。該系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)提高礦用刮板輸送機(jī)的生產(chǎn)效率和使用安全具有重要意義，可為后期系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)化升級(jí)提供參考。

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