一、研發背景

煤礦主運輸系統常由多臺帶式輸送機組成，擔負著原煤運輸重要任務，多臺帶式輸送機一般采用逆起順停的啟停方式。因系統運輸距離長，轉接膠帶數量多，逆煤流啟動過程中，造成前級多部設備長時間空載運行，使系統啟動時間較長、電能浪費嚴重等問題。

針對帶式輸送機逆煤流啟動時的問題，研究帶式輸送機順煤流啟動技術，以優化生產工藝、降低生產成本、提高效能。解決長距離皮帶運輸中，系統整體啟動時間較長、啟動時多部設備長期空載運行的問題。

二、研究內容 1.問題分析

傳統的使用時間控制的帶式輸送機順煤流啟動是采用PLC時間控制，對多部帶式輸送機進行時間設置，根據帶式輸送機的長度和運行速度，計算出煤流運行位置，當前級帶式輸送機運輸煤炭運輸到設定位置時，PLC發出指令，后級帶式輸送機自動啟動、加速直至全速運轉；依次類推，其他后級帶式輸送機依次啟動。

傳統的使用時間控制的帶式輸送機順煤流啟動有兩個缺點：

一是可靠性差，帶式輸送機的運行速度發生改變時，PLC發出的指令會出現錯誤，導致后級帶式輸送機提前或延時啟動，造成電能浪費或發生堆煤的事故。

二是安全性差，當后級帶式輸送機有煤停機時，順煤流啟動會造成膠帶上的煤過量溢出，造成灑煤甚至超載將帶式輸送機壓死，必須保證所有皮帶上無煤才能使用。

2.項目基本原理

該項目基于上述問題研究，在原運輸系統逆煤流一鍵啟動方式的基礎上進行改進，實現了運輸系統的順、逆煤流自適應一鍵啟動，在除最前級皮帶機外的各部皮帶機上安裝三個有煤監測點，各有煤監測點的實時數據傳到PLC主控制器內，為保證皮帶順、逆煤流安全可靠啟動運行，三個有煤監測點設置互鎖參數，防止任一檢測點失靈，前級皮帶未開機造成皮帶堆煤事故。

發出順煤流啟動信號前先對所有輔助設備進行檢測(按復位按鈕)，所有輔助設備正常后，再按啟動按鈕，主控制器對所有有煤監測點進行檢測，任意一個監測點檢測到有煤時，自動啟動前級皮帶；任何一部皮帶有煤監測點出現故障，本級和上級皮帶逆煤流啟動，其它皮帶轉換為順煤流啟動。

如圖1所示運輸系統逆煤流啟動方式。開機時，先啟動1號皮帶，1號皮帶全速運行后，啟動2號皮帶，2號皮帶全速運行后，啟動3號皮帶，3號皮帶才可上煤。這種方式造成1號、2號皮帶空轉時間長，運輸系統開機時間長，電能浪費嚴重。

如圖2所示運輸系統順煤流啟動方式。在2#、3#皮帶機上合理位置安裝3個有煤監測點，利用監測分站將檢測數據上傳到每部皮帶機的PLC主站，通過以太通訊網上傳到電腦主控制器，電腦主控制器內編寫順、逆煤流啟動程序，并設置互鎖參數，在電腦主控制器內設置自動識別參數，達到順、逆煤流自適應啟停。

開機時，首先啟動3號皮帶，全速運行后可上煤運輸，當煤流經過3號皮帶1號監測點時，2號皮帶自動啟動，當煤流達到3號皮帶3號監測點時，2號皮帶已全速運行；當煤流經過2號皮帶1號監測點時，1號皮帶自動啟動，當煤流經過2號皮帶3號監測點時，1號皮帶已全速運行，減少1號、2號皮帶空轉時間，節省電能，縮短了開機時間，并確保不會發生堆煤現象。

3.有煤監測點的安裝與調試

在每部皮帶機上合理設置三個有煤監測點，作用分別是1#監測點檢測到有煤時，發出一個給前級皮帶啟動的指令；2#監測點檢測上級皮帶是否運行，如果沒有運行信號，本級皮帶停車；3#監測點檢測在順煤流剛開機后，在前級皮帶沒有運行的情況下，2#與3#監測點之間是否有煤，如果有煤，本級皮帶停車，上級皮帶啟動，防止堆煤。

圖3 有煤監測點

三、帶式輸送機順逆煤流自適應啟停優點 1.技術先進

各監測點之間互鎖設置，安全可靠，不會出現堆煤事故，提高設備開機率，該項目構思新穎，設計獨特，從根本上解決了帶式輸送機啟動時間長、電能浪費嚴重問題。

2.安全可靠

利用3個有煤監測點，實現運輸系統順、逆煤流自適應啟動。在每部皮帶機上合理設置三個有煤監測點，作用分別是1#監測點檢測到有煤時，發出一個給前級皮帶啟動的指令；2#監測點檢測上級皮帶是否運行，如果沒有運行信號，本級皮帶停車；3#監測點檢測在順煤流剛開機后，在前級皮帶沒有運行的情況下，2#與3#監測點之間是否有煤，如果有煤，本級皮帶停車，上級皮帶啟動，防止堆煤。

發出順煤流啟動信號前先對所有輔助設備進行檢測(按復位按鈕)，所有輔助設備正常后，再按啟動按鈕，主控制器對所有有煤監測點進行檢測，任意一個監測點檢測到有煤時，自動啟動前級皮帶；任何一部皮帶有煤監測點出現故障，本級和上級皮帶逆煤流啟動，其他皮帶轉換為順煤流啟動。

3.適用范圍廣泛

適用于多部長距離帶式輸送機作為主運輸系統連續運輸的礦山生產、洗選等其它使用帶式輸送機的企業。

四、應用效果 1.與傳統順(逆)煤流啟動效果對比

本項目成果很好的解決了逆煤流啟動和使用時間控制的順煤流啟動兩種啟動方式的不足。在順煤流開機時，無論皮帶上是否有煤均不會造成堆煤現象，開機時間短，減少空轉時間，減少設備磨損，節省電能多，并提高生產效率。

2.經濟效益分析

以某大型礦井長距離運輸系統為例，產生的經濟效益如下：

(1)直接經濟效益

當地面皮帶集控系統一鍵啟動逆煤流皮帶，從214皮帶機啟機到21下運皮帶啟機約需10分鐘。每天按開機三次計算(交接班時中間有1小時左右不出煤，停機)，21下運皮帶帶長1750米，帶速4米/秒，電機功率4×560kw(因為這是最后一部皮帶所以不存在空載損耗)，主井皮帶(第三部皮帶)帶長3350米，帶速4米/秒，電機功率4×2240kW，空載損耗4×250kW·h，每天節省電能：1160kW·h；201皮帶(第二部皮帶)帶長68.5米，帶速4米/秒，電機功率560kW，空載消耗電量50kW·h，每天節省電能：95kW·h；214皮帶(第一部皮帶)帶長190米，帶速4米/秒，電機功率560kW×2，空載消耗電量2×50kW·h，每天節省電能：195kW·h。

主井皮帶、201皮帶、214皮帶每天可節省電能：1450kW·h，每年可節省電能：50.75萬kW·h，節省電費約50.75萬元/年。

(2)間接經濟效益

采用逆煤流啟動皮帶，從214皮帶機啟機到21下運皮帶啟機約需10分鐘；實行主運皮帶系統順煤流啟動，按每天開機一次計算，每天可節約皮帶啟機時間10分鐘，按工作面每小時生產原煤1500噸，每天可提高原煤產量250噸，每月提高原煤產量7500噸，每年提高原煤產量90000噸，按400元/噸計算，每年可增加經濟效益約3600萬元。

(3)可推廣性

本順煤流啟動方式主要應用于多部長距離帶式輸送機作為主運輸系統連續運輸的礦山生產、洗選等場所，其經濟效益明顯，具有較強的推廣應用價值。