一种主立井提升系统装载站装载皮带控制方法

一种主立井提升系统装载站装载皮带控制方法

薛再君 ,张存文,雷鹏飞,彭成成,杨靖,李伟

1、3、5甘肃华亭煤电股份有限公司华亭煤矿 744100

2华亭煤业集团有限责任公司 744100

4甘肃华亭煤矿股份有限公司华亭煤矿 744100

6西安利雅得电气股份有限公司 710001

摘要：此方法是一种不同于常规主立井提升系统装载站装载皮带的控制方法，常规控制方法为：每次装载皮带装矿完成后都直接停止装载皮带，下一次装矿时启动皮带，由于主立井装载站正常生产时，装载皮带启动非常频繁，正常生产每隔一分多钟就要启停一次，一天正常生产就需要启停几千次，由于频繁启停，对电气、机械设备冲击非常大，设备故障率很高，针对此种情况，此方法装载皮带采用变频器驱动，每次装载完成后，只停止给料机，不停止装载皮带，装载皮带智能降速运行，等到下次装矿命令到来，装载皮带提速运行完成装载，装载完成后不停机降速运行，此种控制方法避免了装载皮带频繁启停对机械电气的冲击，减少设备故障，采用变频器智能调速运行，使装载皮带节能运行。

一、设计背景

目前矿山主立井提升系统装载站装载皮带控制方式基本为每次装矿完成，都停止装载皮带，下次状况时再启动装载皮带，目前此种控制方法面临的问题有：

1. 装载皮带频繁启停，对电气、机械冲击力大，设备故障率高。
2. 每次装载皮带停止后，装载皮带都是满矿量，装载皮带每次面临满负荷启动，设备冲击大。
3. 装载皮带频繁启停，由于设备从静态到动态启动时需要克服静摩擦力，所以耗能略大，不符合绿色节能运行。
4. 装载皮带频繁启停控制方式不满足矿山系统智能化运行要求。
5. 普通的液压系统需要1分30秒才能完成一次，而采用压力系统需要2分10秒。另外，由于压风控制技术不能与自动控制相结合，对点位信号人员的工作能力有很大的要求，很容易发生操作事故。

在井下，油管也需要频繁的维护，既耗时又耗工，又耗钱。

为解决以上问题，特设计装载皮带不停机智能调速运行，此种控制方法的优点为：装载皮带避免频繁启停对设备的冲击，减少设备故障率，装载皮带智能调速运行，设备节能运行。

二、设计思路与方法

1.矿井典型装载站组成

2.旧的装载皮带控制方法

装载皮带和给料机启动，开始给定量斗装矿，当矿量达到设定值时，停给料机停装载皮带，当下次装矿命令过来时，启动装载皮带和给料机开始装矿，正常生产则一直重复以上程序，并且在每次装载皮带停止时，装载皮带都是满矿石状态，下一次启动时，装载皮带要满负荷启动，电气机械冲击力很大，而且正常生产时，每隔一分多钟就要启停一次，正常的一天生产装载皮带要启停几千次，设备损耗巨大。

3.改进后的装载皮带控制方式

鉴于上述原因，经技术人员反复研究，最终确定了计量加载系统的液压系统。根据主、副井绞车室的水力系统，再加上本公司原有的一组备用水力站。本公司初步拟定了采用现有备件、备件装配成一套水力控制系统，对煤矿加载系统进行优化设计。经过多次深入井下，了解井下环境，深入地研究了装料控制系统，并对部分小型零件进行加工，使原有的油压系统和控制系统达到了对接。

将主立井装载站给料机更换为称重定料式给料机，装载皮带改为变频器驱动，利用称重式定量给煤机和定量斗做称重系统冗余，提高称重系统可靠性，在装载皮带开始装矿时，定量斗根据设定值当装矿量达到设定值时或称重式定量给煤机给出设定矿量时，只停止给料机，不停止装载皮带，装载皮带降低运行频率低速运行，等到下次装矿命令到来，在装载皮带提速的同时开给料机，提高了生产效率，同时避免了装载皮带频繁启动，减少了对设备的冲击。

1、提升机提速

煤矿在初期开采时，没有充分考虑到后期的增产问题，造成井口过卷距离限制了起重设备的最大提升速度，为了增加产量，采用提升速度方式，而加速时，应降低卸料位置，以达到过卷距离。经对提升容器、提升钢丝绳、提升机、电动机提升机构的复核验算，经上述复核和计算，得出提升装置的提升机、电动机、天轮、钢丝绳、制动装置、箕斗等均符合《煤炭工业矿井设计规范》、《煤矿安全规程》的有关规定，满足了《煤矿安全规程中》第4百零七条的规定。

2、进口接受仓的方案

井口接收仓是指在升降系统的上部，用于临时存放升降物上的原煤。因为卸载位置的降低，井口接收槽的位置也要相应的向下移动，而接收仓的改造是整个项目中最耗时的一项，对煤矿来说，一个多月的停工，会给矿井带来很大的经济损失，因此，如何在不影响生产的前提下，顺利地完成新的接收仓的建设，就成了这一课题的主要内容。最后，经过实地勘察、测量，确定在原接收仓下方新建仓，利用每日大修时间，在原接受仓下方逐步进行新仓仓体的施工，新仓为钢筋混凝土结构，仓壁厚度为300 mm时，体积为77.6m2，建造完毕后，再利用年度集中检修时间完成卸载曲轨下移和新接受仓下方给煤机安装工程，煤炭由接受仓下口经给煤机卸到运输皮带上，完成井下原煤到地面的最终运输环节。在进行集中维修之前，原有的起重系统可以正常工作，不会对日常的生产造成任何的影响。最后的集中维修工作安排，只需要5天的时间就可以达到建设的需要。

3、给煤机的优化

井口供煤器作为井口接收仓的辅助装置，其作用是将接收料仓内的原煤按照合适的煤量分布在输送带上，再通过输送带输送至地面储煤仓。一但送煤机械出现故障无法正常分选，就会造成收料仓满，进而触发仓满保护，致使提升机停车，导致提升中断。因此，选择给煤器的选择也与提高系统的效能有直接的关系。在原井口装有K4型往复式给煤机，它的电动机功率为18.5 kW，耗电大，机械传动部件包括联轴器、减速器、偏心盘、曲柄、销轴、托轮组等组成，在操作过程中，供煤机的开闭过程由供煤机驾驶员手动调节，供煤量可通过人工调节送煤机出料口的高度来完成。给煤机运行噪声大，在使用过程中，机器部件容易发生故障，维护工作量大，而且旋转部件多，需要加强保护。基于上述理由，采用 GLZ振动给煤机，采用2.2 kW振动电动机，功耗低，机械部件结构简单，不需要驱动装置，运行噪声低，开关和给料仓调节采用液压控制，给煤顺畅，日常维修量小，降低了现场劳动强度，为日后实现远程控制打下了基础。

对现有的液压加载系统进行了改造，增加了并联组合，增加了设备的稳定性，减少了液压加载系统的维护。减少了单独的液压系统运行周期，降低了故障，维护时不会对主井提升造成影响，提高了提升效率。移除负累后的压风式加载装置，使作业人员的维修强度和劳动强度大为降低。新的系统使所有的水力系统备件都能在现场得到实际的备份。

三、应用效果

在煤矿起重过程中，装车系统是一个非常关键的环节，目前我国的装车系统多为单系统，如果系统发生故障，将会对矿井提升造成一定的影响。采用已有的设备，结合实际情况，设计和改装为两个系统，以达到就地待机、降低设备故障率、降低装卸系统失效对煤矿提升的影响，以满足矿山生产的日益增加和提高生产效率。

应用装载皮带不停，降速智能运行控制方式，避免了传统控制方式下装载皮带频繁启停，重载启动，减少了设备损坏率，降低了耗材消耗，利用变频器智能调速运行，使装载皮带节能运行，整体提高了系统的可靠程度。

作者简介：（第一作者）薛再君1974.8男甘肃静宁汉族硕士研究生矿长/高级工程师甘肃华亭煤电股份有限公司华亭煤矿

 （第二作者） 张存文 1976.06 男 甘肃省张掖市 汉 本科 调度中心副主任/高级工程师  华亭煤业集团有限责任公司 研究方向:安全管理

 （第三作者） 雷鹏飞 1984.10 男 陕西渭南 汉族 本科 机电科长/高级工程师 甘肃华亭煤电股份有限公司华亭煤矿

 （第四作者） 彭成成 1995.04 男 甘肃省正宁县 汉 本科 科员、机电助力工程师  甘肃华亭煤矿股份有限公司华亭煤矿 研究方向:编程

 （第五作者） 杨靖 1988.06 男 甘肃泾川 汉族 本科 技术员/工程师 甘肃华亭煤电股份有限公司华亭煤矿

 （第六作者） 李伟 1989.09 男 陕西商洛 汉  大专 电气工程师 西安利雅得电气股份有限公司 研究方向:   电气自动化