井下皮带自动化集中控制应用技术研究与实施

1、基层编号成果分类局登记号建议密级核定密级分类号十二矿科技进步奖励申报书成果名称：井下皮带自动化集中控制应用技术研究与实施任务来源：十二矿主要完成单位：机电科、机电二队主要协作单位：上海普昱工作起止时间：2011年5月1日至2011年6月30日申报单位：机电科、机电二队 申报日期 2012年5月20日一、项目简介项目简介：（项目所属科学技术领域、主要内容、重点及应用推广情况）矿井胶带运输系统是原煤运输的唯一途径，是矿井生产的重要环节，因此它的安全高效运行受到很大程度的重视。由于矿井胶带运输系统分布广、信息分散以及控制要求高的特点，随着矿井生产规模的不断扩大，以及技术水平的不断提高，现代化矿井也需

2、要现代化的管理，因此对胶带运输系统集中控制和管理提出了更高的要求。以往对胶带输送机都采用人工就地分台控制，即每台输送机的控制均由一名司机就地操作，这是一种最原始的控制方式。这种控制方式是直接操作输送机的控制开关，操作最简单，不增加任何的控制元器件，维护工作较少，但需要人员太多，并因每个司机的思想素质和技术素质不等常有以外事故发生，影响生产的正常进行。而集中控制方式，是在整个运输线上新增一套集中控制装置，在控制室内集中操纵机构，由一名司机来完成操作。这不但节省了大量的司机人员，也为及时发现故障，缩短停产时间和综合自动化创造了条件。目前，已经成为矿井胶带运输的主要控制方式。 （限500个汉字）二、

3、详细内容及推荐理由1、立项背景（相关科学技术及其存在问题，立项原因及推荐理由）十二矿己七采区主运输巷系统有6部皮带组成。井下胶带输送机的控制基本以就地控制为主，采用防爆真空磁力启动器的常开长闭点实现简单的闭锁关系，随着机械化程度有了很大的提高，井下原煤运输的紧张矛盾十分突出，胶带运输系统成了制约矿井生产发展的瓶颈。造成这种局面的原因很是多方面的，但主要有以下几点：（1）、井下原煤运输系统没有实现顺煤流起动，逆煤流闭锁这样一种先进的顺序控制关系，造成胶带输送机的长时间空运转浪费能源。（2）、以就地控制为主的原煤运输系统在起动前后机的协调性较差，造成人为的待机时间较长。（3）、由于前后运输机的操作

4、经验千差万别，在不熟练的状况之下，多台输送机同时启动，造成电网瞬间过负荷而跳闸，影响了设备的正常运转。（4）、胶带输送机的综合保护不能起到100%的作用，有些保护还有误动作的情况，控制装置无故障诊断功能。 由于胶带集中控制系统具有操作人员少、监测监控全面以及保护安全可靠等诸多优点，因此胶带集中控制是近几年来胶带运输提升发展的重大趋势。 （限500个汉字）2、 详细科学技术内容（技术、原理、技术方案 和主要指标） 井下皮带集控系统 井下胶带机运输系统运行的安全可靠与否，直接影响矿井的经济效益。为提高井下胶带机运输系统的可靠性和安全性，实施井下主运皮带集中监控和综合保护，达到安全高效经济运行，是十

5、分必要的。十二矿于2011年5月开始进行井下6条主运皮带的集控系统建设，皮带运输集控系统与皮带工业电视系统、井下移动通讯系统一起，构成了一个完整的皮带运输监控网络，实现对整个皮带运输系统的遥测、遥信、遥控，达到提高生产效率，降低事故率，减少故障处理时间，减少现场操作人员，节省电能消耗，提高经济效益之目的。 十二矿井下主运皮带基本情况 十二矿井下有6条主运皮带：斜井主运输皮带、己七采区主运输一部皮带、己七采区主运输二部皮带、己七采区主运输三部皮带、己七采区主运输四部皮带、三水平采区主运输一部皮带、集控改造前，井下皮带以就地手动操作为主，只实现了简单的皮带保护。 带集控技术特点 十二矿皮带集控系统

6、采用全分布式集散型系统结构，由地面控制主站（上位机）和井下控制分站（PLC）构成，控制主站位于地面集控中心，于11年6月投入使用，控制主站与控制分站之间、控制主站与矿综合自动化平台之间，通过工业以太网联接。PLC负责现场设备的数据采集和控制，在地面集控中心，借助于工业电视监测系统、泄漏移动通讯的配合，实现对整个井下胶带运输系统的集中控制。 皮带集控技术应用研究 A、皮带综合保护技术研究 在地面集控中心，利用2台上位控制主机，实现双机在线热备份。 在井下各个皮带监控地点安装PLC控制分站，PLC采用矿用本安型。各控制分站具有独立的控制功能，利用控制分站对就近的皮带机、给煤机、煤仓煤位等进行控制，

7、可实现单台胶带机、单台给煤机的起动、制动、以及故障急停等控制功能，根据煤仓的煤位控制皮带机、给煤机的开停，同时具备完善的保护和通信信号联络功能。 控制系统可实现胶带机的跑偏、闭锁、超温、打滑、烟雾、堆煤、洒水等保护功能，并能实时监测皮带速度、煤仓煤位、电机电流等系统运行参数及故障信号。 控制方式有集控自动、集控手动、就地自动、就地手动、检修等方式。 现场PLC控制机通过485总线，以OPC方式，就近与工业环网交换机相连，接入矿井工业以太环网及矿井综合自动化平台，实现与上位控制机的通信联络。 由于采用工业以太环网传输，大大提高了系统的稳定性、可靠性，也提高了系统通信速度。 B、皮带顺煤流启动节电

8、技术研究 正常情况下，几条皮带运输线均采用逆煤流启车、顺煤流停车控制方式。但这种方式有一个缺点，就是皮带启动时，由于先启动前方皮带，待后方皮带启动后，煤先上到后方皮带，再上到前方皮带，这样，前面的皮带要空转一段时间。 经过分析研究，通过对皮带控制程序、流程进行改造，采用顺煤流启车方式，即先启动后方皮带，皮带启动后马上上煤，待煤流到达与前方皮带搭接位置时，立即启动前方皮带，有效解决了前方皮带的空运转问题，大大节约了电能。 具体分析如下。（1）己七采区主运输巷皮带一部、二部、三部、四部与煤仓均是直接搭接，该条线实现顺煤流控制比较有实际意义，因此只实现该段四部皮带与集中皮带的顺煤流控制。经济效益分析

9、 己七采区主运输巷皮带一部、二部、三部、四部顺煤流启动节电费用计算：己七采区主运输巷皮带一部使用四台电机，功率132 kw，皮带长430米，带速2.7m/s，己七采区主运输巷皮带一部，从给煤机给煤到煤流上到己七采区主运输巷皮带一部的时间是840秒，以皮带每天开启10次计算，每天节约时间8400秒（2.33小时），因此，每天可节电13242.33=1230度。己七采区主运输巷皮带二部使用四台功率315kw电机，皮带长1250米，带速2.5m/s，己七采区主运输巷皮带二部，从给煤机到己七采区主运输巷皮带二部的时间是420秒，以皮带每天开启10次计算，每天节约时间4200秒（1.67小时），因此，每

10、天可节电31541.67=2104.2度。己七采区主运输巷皮带三部使用四台功率132kw电机，皮带长360米，带速2.7m/s，己七采区主运输巷皮带二部，从给煤机出煤到己七采区主运输巷皮带三部的时间是222.2秒，以皮带每天开启10次计算，每天节约时间2222秒（0.62小时），因此，每天可节电13240.62=327.36度。 经过计算，皮带运输系统实现顺煤流启动、流程再造后，几条皮带运输线每天节电3661.56度，每年可节约电费92.2万元。 根据我们粗略计算，信息自动化监控技术的成功应用，地面、井下等作业地点可减少27个岗位工，年经济效益10.2万元。 （纸面不敷 ，可另增页）3、该项目

11、与当前国内同类研究、同类技术的综合比较（包括存在问题及改进措施）集中控制方式，是在整个运输线上新增一套集中控制装置，在控制室内集中操纵机构，由一名司机来完成操作。这不但节省了大量的司机人员，也为及时发现故障，缩短停产时间和综合自动化创造了条件。目前，已经成为矿井胶带运输的主要控制方式。 （限600个汉字）4、创新点 （限400个汉字）5、保密要点 （限50个汉字）6、应用、推广及论文引用情况（在国内外相关领域的作用影响及预期前景）集中控制方式，是在整个运输线上新增一套集中控制装置，在控制室内集中操纵机构，由一名司机来完成操作。这不但节省了大量的司机人员，也为及时发现故障，缩短停产时间和综合自动

12、化创造了条件。目前，已经成为矿井胶带运输的主要控制方式。未达到推广应用面积和程度的原因A、 无接产单位B、缺乏资金C、技术不配套D、其它7、经济效益情况表项目总投资130万元经济效益总额204.8万元栏目年份新增产值新增利税创收外汇增收（节支）总额2011年102.4万元2012年102.4万元年 累 计本表所列效益额的计算依据及说明： （不得超过400个汉字）本表所列效益额的计算依据及说明经济效益分析 己七采区主运输巷皮带一部、二部、三部、四部顺煤流启动节电费用计算：己七采区主运输巷皮带一部使用四台电机，功率132 kw，皮带长430米，带速2.7m/s，己七采区主运输巷皮带一部，从给煤机给

13、煤到煤流上到己七采区主运输巷皮带一部的时间是840秒，以皮带每天开启10次计算，每天节约时间8400秒（2.33小时），因此，每天可节电13242.33=1230度。己七采区主运输巷皮带二部使用四台功率315kw电机，皮带长1250米，带速2.5m/s，己七采区主运输巷皮带二部，从给煤机到己七采区主运输巷皮带二部的时间是420秒，以皮带每天开启10次计算，每天节约时间4200秒（1.67小时），因此，每天可节电31541.67=2104.2度。己七采区主运输巷皮带三部使用四台功率132kw电机，皮带长360米，带速2.7m/s，己七采区主运输巷皮带二部，从给煤机出煤到己七采区主运输巷皮带三部的

14、时间是222.2秒，以皮带每天开启10次计算，每天节约时间2222秒（0.62小时），因此，每天可节电13240.62=327.36度。 经过计算，皮带运输系统实现顺煤流启动、流程再造后，几条皮带运输线每天节电3661.56度，每年可节约电费92.2万元。 根据我们粗略计算，信息自动化监控技术的成功应用，地面、井下等作业地点可减少27个岗位工，年经济效益10.2万元。应用单位总会计师（签字）应用单位财务部门（盖章）年 月 日8、社会效益：由于胶带集中控制系统具有操作人员少、监测监控全面以及保护安全可靠等诸多优点，因此胶带集中控制是近几年来胶带运输提升发展的重大趋势。9、应用情况项目已实施完成，

15、机电二队使用，情况良好。三、本项目曾获科技奖励情况获奖时间奖励名称奖励等级授奖部门本表所填写科技奖励不包括商业性的奖励四、申请、获得专利情况表国别申请号专利号项目名称五、申报、评审意见申报单位意见矿（处）长签名： 申报单位（盖章） 年 月 日 科技管理部门意见 审核人（签字） 年 月 日专业组评审意见 专业组长（签字） 年 月 日总工程师评审会评审意见 总工程师（签字） 年 月 日集团公司评委会审定结果 （盖章） 年 月 日六、主要完成人员情况表序号姓名性别年龄文化程度职务职称工作单位对本项成果做出的主要贡献内容1234李双双男27本科技术员机电二队实施项目负责人（签字） 年 月 日七、附件目录 1、技术评价证明2、应用证