智能化皮带集控系统在里彦矿的改造设计应用

智能化皮带集控系统在里彦矿的改造设

计应用

摘要：随着计算机控制技术的推广，高效的自动化煤炭运输技术和设备的不断发展和提高，具有智能化、自动化控制的胶带运输系统得到推广运用。与之相配套的大功率胶带驱动电机及自动控制系统的使用，改善了煤炭运输的生产技术

条件，实现减员增效、新旧动能转换。

关键词：皮带集控智能化改造设计新旧动能转换

1.建设背景

在山东省大力推进新旧动能转换的关键时期，里彦煤矿紧扣集团公司发展思路，牢牢抓住新旧动能转换这一历史机遇，以“双提双降”活动为载体，以建设智慧化煤矿为着力点，坚持高点定位、高效推进，加快智能化建设，对矿井主要皮带运输系统进行设计改造，实现自动化、无人化运行，进一步精简井下生产人员，提高智能化程度。

1.1智能化皮带集控系统设计原理

皮带运输集控系统主要用于煤炭运输、设备保护、故障监测等方面，对煤矿皮带煤炭运输物资中的环境参数、设备状态、运行状况、供电情况、工作形式等内容开展实时监测，同时进行集中的控制，最后达到无人值守的运行状态。在计算机技术、自动化技术、通信技术、工业控制技术等有关技术的基础上，利用传感器对运输系统的核心设备予以保护。最后，进行人机交互，进行具体的操作，下达命令，完成煤炭的运输，实现系统的自动化集中与实时监测。

在智能化设计改造方面要实现地面调度室IP电话、工区用IP电话和手持电话分别能单独拨号到沿线指定集中控制器及群呼，实现井上井下实时语音通话，无缝语音对讲。配备便携式煤安型手持终端，在任意无线信号覆盖内皮带巷道，

通过手持终端实现配置皮带状态监测及启停控制、视频信息监控、沿线拨号语音

通信等功能。主要煤仓安设物位传感器，并根据高低煤位，实现皮带与给煤机联

动开停。

2.皮带集控改造设计关键技术

目前里彦矿井下主运输系统8条皮带机，只完成了胶带机的基本的就地保护

和少数皮带的集中控制功能，其他皮带和给煤机均未实现集中控制，且各皮带的

基本保护以及驱动单元的保护和检测功能不够完善。其中6条皮带机为上下山皮带，皮带机因使用年限较长，巷道低条件差、机架锈蚀严重，托辊损坏，电机震动、绕组温度、轴承温度等驱动单元关键部位保护未实现智能监测，不能对设备

运行状况进行实时反馈及故障保护，成为生产的一大隐患。

2.1沿线无人值守、井上井下双集控平台设计改造

集控配置简介：利用井下现有设备，采区多条皮带运输的，在各皮带机头放

置一台KTC150控制采区的每部皮带；各采煤工作面皮带顺槽运输机机头放置一

台KTC101控制顺槽皮带。各皮带机头不需要再设立岗位司机，启停控制全部在

煤仓口KTC150-Z控制器上进行操作。沿线可实现闭锁，同时保留就地启停功能

作为检修时使用。KTC101数据通过光纤打包传输到KTC150内，通过内置组态软

件实现井下主运输系统集中控制。KTC150控制系统是一套完备的底层控制系统，

可以对矿井各条皮带和一台部给煤机进行监测监控，同时通过矿工业以太网可将

井下数据打包传输到地面调度室。调度室安装一台计算机作为井上监控中心，同

样可以对井下进行集中控制。实现井下皮带无人值守，井下、地面均可以对运输

皮带进行控制。

2.2主驱动保护监测设计改造

为了将无人值守落到实地，底层基础就要打牢，所以必须对皮带进行保护全

方位监测保护。系统为每条皮带驱动部位配备电机绕组轴承及绕组温度检测、电

机振动检测、减速机润滑油油温、油压检测及主滚筒温度进行检测。系统不仅可

以显示监测各项保护数值，同时程序还具备减速机润滑油定时换油提醒功能，当

到达指定时间后人机界面会自动弹出指示窗进行提醒。现场设备电机无内嵌电阻，

不能实现电机温度的检测，需皮带机改造完成后才能实现。对此，将驱动滚筒电机内加装铂电阻温控装置，实现对电机的温度检测，进而进行控制。

2.3语音调度指挥系统设计

根据现场情况，在井下KTC150-Z控制台附件安装1台KZG127矿用隔爆兼本安型信号处理器。将处理器串入沿线，同时通过以太网与基站相连。调度室安装一台带功能模块的调度主机、一台KZG127-P型多媒体调度指挥平台。这样，通过VOIP技术，以现有的以太网为传输介质，即可实现胶带机沿线和井上调度中心扩播系统的互联互通。

2.4顺煤流起车设计

传统的逆煤流生产工艺，一旦放煤就需要所有的皮带一起开动，造成大量的皮带空转，既浪费了大量的电能，又加大了皮带的损耗。反过来，电机、减速机的磨损、传动部件的磨损、轴承的磨损、顶、底辊的磨损、皮带、机架疲劳寿命的损耗等，又极大降低了皮带运输的效率。而采用顺煤流启动工艺不但可以延长皮带机各部件的使用寿命，而且节约电能，并大大提高皮带运输效率。顺煤流启动可以根据皮带速度和长度计算时间，打好提前量进行自动控制。更好的方式是根据煤流位置作为参照进行顺序启动。

皮带集控操作平台界面图

2.5配备手持终端

2.4G无线 WIFI网络搭建后，信号覆盖有效区域内可使用手持式智能终端

（地面若需要手持终端控制及显示，需要在适用范围内覆盖无线WIFI信号，添

加无线基站，同时需要环网支持把相关数据上传到地面）。通过手持智能终端调

取任意站点的摄像仪的监控视频画面，且可在任意位置与胶带机附件的工作人员

实时语音通话；同时又能够实现胶带机运行状态的监控及胶带机的启停控制及闭

锁功能。

3.皮带集控改造应用效果

在进行集控系统设计的时候，不仅要保证其可以独立运行，还要保证其可以

自动接入煤矿的自动化操作平台，实现煤矿生产的可持续性。皮带运输集控系统

就是一个集检测与监控于一体的系统，实现了数据采集的快捷性、运输的高效性，确保了各层次之间通信的可靠性与稳定性。

该皮带集控系统的改造使用，颠覆了原有的安全生产模式，使矿井安全生产

的可靠性大大提高，减少了岗位人员的投入，实现节省岗位人员25名，以人均

年工资8万元计算，预计每年节省工资福利总额为200万元。实现岗位机械化换人，自动化减人，促进新旧动能转换，使里彦煤矿的智能化管理水平向前迈进了

一大步。

作者简介：何启旺工程师，现工作于山东里能里彦矿业有限公司，从事通

防安全监测、调度信息化建设。