煤矿选煤厂带式输送机远程监控系统的设计与应用.pdf

D0110.16525/j . l4-1134/th.2020.08.099 煤矿选煤厂带式输送机远程监控系统的设计与应用 刘玉凤 同 煤 集 团 大 地 选 煤 公 司 永 定 庄 选 煤 厂 ，山西大同037003 摘 要 为了降低煤矿选煤厂带式输送机故障率， 提 高 带 式 输 送 机 自 动 化 水 平 ， 保证煤矿选煤厂安全高效选 煤 ， 同煤集团大地选煤公司永定庄选煤厂通过技术研究， 对选煤厂带式输送机设计了一套远程监控系统。通过 实际应效果来看， 该系统有效阻止了输送机发生跑偏、 断 带 、 撕 带 等 现 象 ， 自动化水平高、 故 障 率 低 、 能够实时 的对带式输送机进行监控， 大大降低了选煤厂带式输送机故障率， 取得了显著应用成效。 关键词 煤 矿 选 煤 厂 带 式 输 送 机 远 程 监 控 系 统 设 计 应 用 中图分类号TD634.1;TP273 文献标识码A 文章编号 1003-773X 2020 08-0231-02 1选煤厂概况 大同煤矿集团大地选煤公司永定庄选煤厂于 2007年招标建设，于 2011年 6 月正式进入调试生 产阶段。选煤厂年设计入选量210万t,日生产能力 约 6 4001,小时处理量约400 t。 洗选工艺为50 1.5 mm原煤由两产品重介旋流器进行分选， 1.50.15 mm粗煤泥由螺旋分选机进行分选， 0.15 _细煤 泥由加压过滤机及板框压滤机联合回收[ 1 _ 2]。 选煤厂内安装三部带式输送机主要用于选煤厂 煤石干运输， 输送机采用独立控制方式， 由于选煤厂内 机电设备安装数量多， 带式输送机安装数量长， 以及 带式输送机自动化水平低，致使输送机在运输过程 中出现故障时无法实时监控，导致输送机经常出现 故障， 如断带、 撕裂等， 不仅降低了输送机使用寿命， 而且制约着选煤厂安全高效选煤， 因此， 永定庄选煤 厂通过技术研究设计了一套带式输送机远程监控系 统 ， 并进行实际应用。 2远程监控系统设计 2 . 1 系统结构 1 永定庄选煤厂带式输送机安装的远程控制系 统选用西门子S7-1214型PLC及扩展模块作为主 要控制器。 该控制系统将传感器接收系统、PLC控制 系统、 智能控制系统及数据传输技术融入其中， 如图 1 所示。 2 速度传感器能够将皮带的运行速度及时传递 到PLC控制系统,PLC控制系统在接受到数据后通 过内部的逻辑运算算出皮带的实时速度，皮带秤能 够将皮带的实时煤量数据传递到PLC控制系统， PLC控制系统在接受到数据后通过内部的逻辑运算 收稿日期 2020-04-29 作者简介刘玉凤（ 1988 ） ， 女 ， 本 科 ， 毕业于华北科技学院机 械设计制造及其自动化专业， 助理工程师， 从事选煤技术管理 工作。 PLC控制器 | 变频器 电动机 图 1选煤厂带式输送机远程监控系统结构框架图 进行判断。 3 功率采集模块能够将皮带机采集变频器的实 时电压、 实时电流、 实时功率以及电动机输出电流、 输出电压等运行参数进行收集。 4 PLC控制系统接收到各类传感器的信号后并 通过分析对变频器和电动机进行自动化控制。为了 能够确保皮带机安全、 高效的运行， 技术人员为皮带 机安装堆煤、 撕裂、 烟雾、 防超温、 防滑、 防跑偏等各 类保护装置，工作人员只要在调度大厅就能够实时 接收到皮带秤、功率采集模块及各类传感器传递来 的数据， 将数据进行分析判断,准确了解皮带机的运 行状态。 2 . 2 系统软件 2.2.1 PLC程序设计 1 PLC控制系统能够将各类传感器传递来的信 号进行数据分析，通过与之前正常时的数据进行比 对 ， 判断出皮带机运行是否存在异常， 一旦判断出皮 带机故障时系统会自动停机并报警，这样就实现了 皮带机的自动远程操控。比如皮带机的皮带发生撕 裂故障后，系统会自动将撕裂传感器采集到的数据 进行分析判断， 当皮带发生撕裂后， 系统判断皮带撕 裂， 立即命令电动机停机。 2 当皮带未发生撕裂,PLC控制系统将继续对 其他保护装置传感器的数据进行收集分析。通常输 送机皮带发生撕裂事故的原因是有坚硬异物调入在 监控平台 速度传感器 皮带秤 功率采集 |堆 煤 |撕 裂 温度 跑偏 自动化技术与设计 总第2 0 8期 机械管理开发 Total 208 2020 年第8 期 MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENT No.8, 2020 各保护传感器 232. 机械管理开发 jxglkibjh 第3 5卷 皮带上、板卡皮带或皮带架上的托辊长时间对皮带 表面进行摩擦， 最终导致皮带发生撕裂。 3 皮带打滑是指皮带在运行时皮带与驱动滚筒 的运转不同步或皮带运行速度变慢。皮带打滑常常 会造成皮带温度升高、 皮带内部钢丝断裂、 着火或有 刺激性气体产生。皮带跑偏是指皮带在运行时向一 侧f顷斜， 发生跑偏的主要原因是皮带落煤点不正、 皮 带老化或皮带架地基不平稳。皮带堆煤是指皮带在 运行过程中其中一段受到外力阻碍煤块无法运输， 这种情况如不及时处理就会造成皮带撕裂。皮带产 生烟雾通常是由于滚筒打滑、托辊超温或皮带着火 三种原因，皮带烟雾如不及时制止将会发生人员窒 息的重大事故。 2.2.2监控平台设计 1 带式输送机远程监控系统主要采用STEP7 MicroWIN方式进行编程， 利 用PLC控制系统作为皮 带机控制系统的核心，同时将这些保护装置运行状 态数据以CAN的通信方式上传到远程控制系统。 2 带式输送机远程监控系统是由以下三部分组 成系统管理、 监控界面及数据管理[34]。系统管理分 为管理员模式与用户模式，监控系统能够将进入管 理系统的人员分为普通用户与超级用户；监控界面 主要可以显示以下三类曲线皮带保护装置参数、 系 统运行状态及其他趋势， 同时能够将系统的电压、 运 行时间及电机开关状态进行显示，还可以将皮带安 装的各类传感器的保护状态显示在界面上，电动机 运行的历史记录也可以进行查询；数据管理是由以 下三部分组成故障记录、 数据查询、 数据储存 。可 以将皮带机长时间的运行状态及各类参数进行储 存， 皮带远程监控系统与PLC控制系统CAN的通信 方式进行传递。为了确保CAN通信系统的可靠性， 除了要对CAN通信系统波特率及数据传输协议格 式进行定义，还需采用双绞屏蔽线来增强数据传输 的通信质量。 3结语 2019年 3 月 ， 对永定庄选煤厂三部带式输送机 安装了三套远程监控系统， 截 止 2019年 9 月 ， 通过 6 个月实际应用效果来看，带式输送机远程监控系 统具有动作灵敏、 安全可靠、 故障率低等优点。在此 期间该系统共计对输送机进行8 次保护动作，主要 包括输送带跑偏、 撕 带 、 断带等， 系统可自动处理故 障,平均故障处理时间为5 min。 另外， 采用该系统后 选煤厂带式输送机每月因故障停机由原来的54 h 降低为7 h, 大大提高了选煤厂带式输送机运输效 率， 全年可节约输送机维修成本费用达52万元。 参考文献 [1] 李强.选煤厂皮带输送机变频调速系统设计[ J] .机电工程技术， 20202 170-171. [2] 王泗进.选煤厂大倾角掉式输送机的设计与实践[ J].自动化应 用 ，20198111-112. [ 3 ] 王捷.选煤厂输送机软启动电气控制及故障分析[J].机械管理 开发，20192 295-296. [ 4 ] 王慧珍.洗煤厂皮带输送机常见故障及处理措施[J]. 能源与节 能，201812271-272. [5] 陈捷.选煤厂带式输送机的问题分析与改进[ J]. 煤炭工程，2018 Suppll 119-121. 编辑 王慧芳） Design and Application of Remote Monitoring System for Belt Conveyor in Coal Mine Coal Preparation Plant Liu Yufeng Yongdingzhuang Coal Preparation Plant, Datong Shanxi 037003 Abstract In order to reduce the failure rate of belt conveyor in coal preparation plant, improve the automation level of belt conveyor, and ensure the safety and high efficiency of coal preparation in coal preparation plant, a set of remote monitoring system is designed for belt conveyor in coal preparation plant through technical research in Yongdingzhuang coal preparation plant of Tongmei Group. According to the actual effect, the system effectively prevents the conveyor from running off, breaking the belt, tearing the belt, and so on. Key words coal mine; coal preparation plant; belt conveyor; remote monitoring system; design application