井下皮帶自動化集中控制應(yīng)用技術(shù)研究與實施

1、基層編號成果分類局登記號建議密級核定密級分類號十二礦科技進(jìn)步獎勵申報書成果名稱：井下皮帶自動化集中控制應(yīng)用技術(shù)研究與實施任務(wù)來源：十二礦主要完成單位：機(jī)電科、機(jī)電二隊主要協(xié)作單位：上海普昱工作起止時間：2011年5月1日至2011年6月30日申報單位：機(jī)電科、機(jī)電二隊 申報日期 2012年5月20日一、項目簡介項目簡介：（項目所屬科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域、主要內(nèi)容、重點及應(yīng)用推廣情況）礦井膠帶運輸系統(tǒng)是原煤運輸?shù)奈ㄒ煌緩剑堑V井生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，因此它的安全高效運行受到很大程度的重視。由于礦井膠帶運輸系統(tǒng)分布廣、信息分散以及控制要求高的特點，隨著礦井生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，以及技術(shù)水平的不斷提高，現(xiàn)代化礦井也需

2、要現(xiàn)代化的管理，因此對膠帶運輸系統(tǒng)集中控制和管理提出了更高的要求。以往對膠帶輸送機(jī)都采用人工就地分臺控制，即每臺輸送機(jī)的控制均由一名司機(jī)就地操作，這是一種最原始的控制方式。這種控制方式是直接操作輸送機(jī)的控制開關(guān)，操作最簡單，不增加任何的控制元器件，維護(hù)工作較少，但需要人員太多，并因每個司機(jī)的思想素質(zhì)和技術(shù)素質(zhì)不等常有以外事故發(fā)生，影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行。而集中控制方式，是在整個運輸線上新增一套集中控制裝置，在控制室內(nèi)集中操縱機(jī)構(gòu)，由一名司機(jī)來完成操作。這不但節(jié)省了大量的司機(jī)人員，也為及時發(fā)現(xiàn)故障，縮短停產(chǎn)時間和綜合自動化創(chuàng)造了條件。目前，已經(jīng)成為礦井膠帶運輸?shù)闹饕刂品绞健?（限500個漢字）二、

3、詳細(xì)內(nèi)容及推薦理由1、立項背景（相關(guān)科學(xué)技術(shù)及其存在問題，立項原因及推薦理由）十二礦己七采區(qū)主運輸巷系統(tǒng)有6部皮帶組成。井下膠帶輸送機(jī)的控制基本以就地控制為主，采用防爆真空磁力啟動器的常開長閉點實現(xiàn)簡單的閉鎖關(guān)系，隨著機(jī)械化程度有了很大的提高，井下原煤運輸?shù)木o張矛盾十分突出，膠帶運輸系統(tǒng)成了制約礦井生產(chǎn)發(fā)展的瓶頸。造成這種局面的原因很是多方面的，但主要有以下幾點：（1）、井下原煤運輸系統(tǒng)沒有實現(xiàn)順煤流起動，逆煤流閉鎖這樣一種先進(jìn)的順序控制關(guān)系，造成膠帶輸送機(jī)的長時間空運轉(zhuǎn)浪費能源。（2）、以就地控制為主的原煤運輸系統(tǒng)在起動前后機(jī)的協(xié)調(diào)性較差，造成人為的待機(jī)時間較長。（3）、由于前后運輸機(jī)的操作

4、經(jīng)驗千差萬別，在不熟練的狀況之下，多臺輸送機(jī)同時啟動，造成電網(wǎng)瞬間過負(fù)荷而跳閘，影響了設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)。（4）、膠帶輸送機(jī)的綜合保護(hù)不能起到100%的作用，有些保護(hù)還有誤動作的情況，控制裝置無故障診斷功能。 由于膠帶集中控制系統(tǒng)具有操作人員少、監(jiān)測監(jiān)控全面以及保護(hù)安全可靠等諸多優(yōu)點，因此膠帶集中控制是近幾年來膠帶運輸提升發(fā)展的重大趨勢。 （限500個漢字）2、 詳細(xì)科學(xué)技術(shù)內(nèi)容（技術(shù)、原理、技術(shù)方案 和主要指標(biāo)） 井下皮帶集控系統(tǒng)  井下膠帶機(jī)運輸系統(tǒng)運行的安全可靠與否，直接影響礦井的經(jīng)濟(jì)效益。為提高井下膠帶機(jī)運輸系統(tǒng)的可靠性和安全性，實施井下主運皮帶集中監(jiān)控和綜合保護(hù)，達(dá)到安全高效經(jīng)

5、濟(jì)運行，是十分必要的。 十二礦于2011年5月開始進(jìn)行井下6條主運皮帶的集控系統(tǒng)建設(shè)，皮帶運輸集控系統(tǒng)與皮帶工業(yè)電視系統(tǒng)、井下移動通訊系統(tǒng)一起，構(gòu)成了一個完整的皮帶運輸監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)對整個皮帶運輸系統(tǒng)的遙測、遙信、遙控，達(dá)到提高生產(chǎn)效率，降低事故率，減少故障處理時間，減少現(xiàn)場操作人員，節(jié)省電能消耗，提高經(jīng)濟(jì)效益之目的。 十二礦井下主運皮帶基本情況  十二礦井下有6條主運皮帶：斜井主運輸皮帶、己七采區(qū)主運輸一部皮帶、己七采區(qū)主運輸二部皮帶、己七采區(qū)主運輸三部皮帶、己七采區(qū)主運輸四部皮帶、三水平采區(qū)主運輸一部皮帶、集控改造前，井下皮帶以就地手動操作為主，只實現(xiàn)了簡單的皮帶保護(hù)。

6、 帶集控技術(shù)特點  十二礦皮帶集控系統(tǒng)采用全分布式集散型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，由地面控制主站（上位機(jī)）和井下控制分站（PLC）構(gòu)成，控制主站位于地面集控中心，于11年6月投入使用，控制主站與控制分站之間、控制主站與礦綜合自動化平臺之間，通過工業(yè)以太網(wǎng)聯(lián)接。PLC負(fù)責(zé)現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)采集和控制，在地面集控中心，借助于工業(yè)電視監(jiān)測系統(tǒng)、泄漏移動通訊的配合，實現(xiàn)對整個井下膠帶運輸系統(tǒng)的集中控制。  皮帶集控技術(shù)應(yīng)用研究  A、皮帶綜合保護(hù)技術(shù)研究  在地面集控中心，利用2臺上位控制主機(jī)，實現(xiàn)雙機(jī)在線熱備份。  在井下各個皮帶監(jiān)控地點安裝PLC控制分站，PLC采用礦

7、用本安型。各控制分站具有獨立的控制功能，利用控制分站對就近的皮帶機(jī)、給煤機(jī)、煤倉煤位等進(jìn)行控制，可實現(xiàn)單臺膠帶機(jī)、單臺給煤機(jī)的起動、制動、以及故障急停等控制功能，根據(jù)煤倉的煤位控制皮帶機(jī)、給煤機(jī)的開停，同時具備完善的保護(hù)和通信信號聯(lián)絡(luò)功能。  控制系統(tǒng)可實現(xiàn)膠帶機(jī)的跑偏、閉鎖、超溫、打滑、煙霧、堆煤、灑水等保護(hù)功能，并能實時監(jiān)測皮帶速度、煤倉煤位、電機(jī)電流等系統(tǒng)運行參數(shù)及故障信號。  控制方式有集控自動、集控手動、就地自動、就地手動、檢修等方式。  現(xiàn)場PLC控制機(jī)通過485總線，以O(shè)PC方式，就近與工業(yè)環(huán)網(wǎng)交換機(jī)相連，接入礦井工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)及礦井綜合自動化平臺，實

8、現(xiàn)與上位控制機(jī)的通信聯(lián)絡(luò)。  由于采用工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)傳輸，大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性，也提高了系統(tǒng)通信速度。  B、皮帶順煤流啟動節(jié)電技術(shù)研究   正常情況下，幾條皮帶運輸線均采用逆煤流啟車、順煤流停車控制方式。但這種方式有一個缺點，就是皮帶啟動時，由于先啟動前方皮帶，待后方皮帶啟動后，煤先上到后方皮帶，再上到前方皮帶，這樣，前面的皮帶要空轉(zhuǎn)一段時間。  經(jīng)過分析研究，通過對皮帶控制程序、流程進(jìn)行改造，采用順煤流啟車方式，即先啟動后方皮帶，皮帶啟動后馬上上煤，待煤流到達(dá)與前方皮帶搭接位置時，立即啟動前方皮帶，有效解決了前方皮帶的空運轉(zhuǎn)問題，大

9、大節(jié)約了電能。  具體分析如下。（1）己七采區(qū)主運輸巷皮帶一部、二部、三部、四部與煤倉均是直接搭接，該條線實現(xiàn)順煤流控制比較有實際意義，因此只實現(xiàn)該段四部皮帶與集中皮帶的順煤流控制。經(jīng)濟(jì)效益分析  己七采區(qū)主運輸巷皮帶一部、二部、三部、四部順煤流啟動節(jié)電費用計算： 己七采區(qū)主運輸巷皮帶一部使用四臺電機(jī)，功率132 kw，皮帶長430米，帶速2.7m/s，己七采區(qū)主運輸巷皮帶一部，從給煤機(jī)給煤到煤流上到己七采區(qū)主運輸巷皮帶一部的時間是840秒，以皮帶每天開啟10次計算，每天節(jié)約時間8400秒（2.33小時），因此，每天可節(jié)電132×4×2.33=

10、1230度。 己七采區(qū)主運輸巷皮帶二部使用四臺功率315kw電機(jī)，皮帶長1250米，帶速2.5m/s， 己七采區(qū)主運輸巷皮帶二部，從給煤機(jī)到己七采區(qū)主運輸巷皮帶二部的時間是420秒，以皮帶每天開啟10次計算，每天節(jié)約時間4200秒（1.67小時），因此，每天可節(jié)電315×4×1.67=2104.2度。  己七采區(qū)主運輸巷皮帶三部使用四臺功率132kw電機(jī)，皮帶長360米，帶速2.7m/s， 己七采區(qū)主運輸巷皮帶二部，從給煤機(jī)出煤到己七采區(qū)主運輸巷皮帶三部的時間是222.2秒，以皮帶每天開啟10次計算，每天節(jié)約時間2222秒（

11、0.62小時），因此，每天可節(jié)電132×4×0.62=327.36度。  經(jīng)過計算，皮帶運輸系統(tǒng)實現(xiàn)順煤流啟動、流程再造后，幾條皮帶運輸線每天節(jié)電3661.56度，每年可節(jié)約電費92.2萬元。  根據(jù)我們粗略計算，信息自動化監(jiān)控技術(shù)的成功應(yīng)用，地面、井下等作業(yè)地點可減少27個崗位工，年經(jīng)濟(jì)效益10.2萬元。 （紙面不敷 ，可另增頁）3、該項目與當(dāng)前國內(nèi)同類研究、同類技術(shù)的綜合比較（包括存在問題及改進(jìn)措施）集中控制方式，是在整個運輸線上新增一套集中控制裝置，在控制室內(nèi)集中操縱機(jī)構(gòu)，由一名司機(jī)來完成操作。這不但節(jié)省了大量的司機(jī)人員，也為及時發(fā)現(xiàn)故障，縮短停產(chǎn)

12、時間和綜合自動化創(chuàng)造了條件。目前，已經(jīng)成為礦井膠帶運輸?shù)闹饕刂品绞健?（限600個漢字）4、創(chuàng)新點 （限400個漢字）5、保密要點 （限50個漢字）6、應(yīng)用、推廣及論文引用情況（在國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的作用影響及預(yù)期前景）集中控制方式，是在整個運輸線上新增一套集中控制裝置，在控制室內(nèi)集中操縱機(jī)構(gòu)，由一名司機(jī)來完成操作。這不但節(jié)省了大量的司機(jī)人員，也為及時發(fā)現(xiàn)故障，縮短停產(chǎn)時間和綜合自動化創(chuàng)造了條件。目前，已經(jīng)成為礦井膠帶運輸?shù)闹饕刂品绞健Ｎ催_(dá)到推廣應(yīng)用面積和程度的原因A、 無接產(chǎn)單位B、缺乏資金C、技術(shù)不配套D、其它7、經(jīng)濟(jì)效益情況表項目總投資130萬元經(jīng)濟(jì)效益總額204.8萬元欄目年份新增產(chǎn)值

13、新增利稅創(chuàng)收外匯增收（節(jié)支）總額2011年102.4萬元2012年102.4萬元年 累 計本表所列效益額的計算依據(jù)及說明： （不得超過400個漢字）本表所列效益額的計算依據(jù)及說明經(jīng)濟(jì)效益分析  己七采區(qū)主運輸巷皮帶一部、二部、三部、四部順煤流啟動節(jié)電費用計算： 己七采區(qū)主運輸巷皮帶一部使用四臺電機(jī)，功率132 kw，皮帶長430米，帶速2.7m/s，己七采區(qū)主運輸巷皮帶一部，從給煤機(jī)給煤到煤流上到己七采區(qū)主運輸巷皮帶一部的時間是840秒，以皮帶每天開啟10次計算，每天節(jié)約時間8400秒（2.33小時），因此，每天可節(jié)電132×4×2.33=1230度。&

14、#160;己七采區(qū)主運輸巷皮帶二部使用四臺功率315kw電機(jī)，皮帶長1250米，帶速2.5m/s， 己七采區(qū)主運輸巷皮帶二部，從給煤機(jī)到己七采區(qū)主運輸巷皮帶二部的時間是420秒，以皮帶每天開啟10次計算，每天節(jié)約時間4200秒（1.67小時），因此，每天可節(jié)電315×4×1.67=2104.2度。  己七采區(qū)主運輸巷皮帶三部使用四臺功率132kw電機(jī)，皮帶長360米，帶速2.7m/s， 己七采區(qū)主運輸巷皮帶二部，從給煤機(jī)出煤到己七采區(qū)主運輸巷皮帶三部的時間是222.2秒，以皮帶每天開啟10次計算，每天節(jié)約時間2222秒（0.62小時）

15、，因此，每天可節(jié)電132×4×0.62=327.36度。  經(jīng)過計算，皮帶運輸系統(tǒng)實現(xiàn)順煤流啟動、流程再造后，幾條皮帶運輸線每天節(jié)電3661.56度，每年可節(jié)約電費92.2萬元。  根據(jù)我們粗略計算，信息自動化監(jiān)控技術(shù)的成功應(yīng)用，地面、井下等作業(yè)地點可減少27個崗位工，年經(jīng)濟(jì)效益10.2萬元。應(yīng)用單位總會計師（簽字）應(yīng)用單位財務(wù)部門（蓋章）年 月 日8、社會效益：由于膠帶集中控制系統(tǒng)具有操作人員少、監(jiān)測監(jiān)控全面以及保護(hù)安全可靠等諸多優(yōu)點，因此膠帶集中控制是近幾年來膠帶運輸提升發(fā)展的重大趨勢。9、應(yīng)用情況項目已實施完成，機(jī)電二隊使用，情況良好。三、本項目曾獲科技獎勵情況獲獎時間獎勵名稱獎勵等級授獎部門本表所填寫科技獎勵不包括商業(yè)性的獎勵四、申請、獲得專利情況表國別申請?zhí)枌＠栱椖棵Q五、申報、評審意見申報單位意見礦（處）長簽名： 申報單位（蓋章） 年 月 日 科技管理部門意見 審核人（簽字） 年 月 日專業(yè)組評審意見 專業(yè)組長（簽字） 年 月 日總工程師評審會評審意見 總工程師（簽字） 年 月 日集團(tuán)公司評委會審定結(jié)果 （蓋章） 年 月 日六、主要完成人員情況表序號姓名性別年齡文化程度職務(wù)職稱工作單位對本項成果做出的主要貢獻(xiàn)內(nèi)容1234李雙雙男27本科技術(shù)員機(jī)電二隊實施項目負(fù)責(zé)人（簽字） 年 月 日七、附件目錄