摘要：針對礦用刮板輸送機在使用過程中出現的煙霧、跑偏、堆煤、超溫等故障問題，分析了礦用刮板輸送機電氣系統的結構特性和技術要求，說明了電氣控制系統優化匹配設計，并對其在神華煤礦進行了現場應用測試，結果表明：裝有該電氣控制系統的刮板輸送機整體運行較為穩定，各項功能運行正常，有效節約了企業的費用支出。

　　關鍵詞：煤礦刮板輸送機電氣控制系統

　　引言

　　由于礦用刮板輸送機工作的特殊性及井下環境的惡劣性，其使用過程中經常出現煙霧、跑偏、堆煤、超溫等故障問題，針對這些故障問題，目前主要采用人工故障處理，該方式存在解決效率差、可靠性低、成本高等問題，為此，需對現有刮板輸送機電氣控制系統開展進一步的應用研究，并從防爆裝置、電源模塊、各類傳感器等方面，對電氣控制系統進行優化匹配設計，并在神華煤礦進行了現場應用測試[1]。

　　1電氣控制系統結構特性

　　礦用刮板輸送機主要由傳動滾筒、驅動裝置、機架、輸送帶、給料裝置、改向裝置、電氣控制系統等部件組成，而電氣控制系統則主要由控制臺、人機界面、各類傳感器、保護裝置等部分組成，通過電氣控制系統，可對輸送機使用過程中的設備損壞、溫度過高等故障問題進行檢測、判斷及報警，其原理為：電氣控制系統主要通過各類傳感器采集的相關數據信號，再將數據發送給主站的控制系統，主站利用RS232總線將控制信號上傳至上位機和主操作臺，同時由上位機向刮板輸送機發出響應命令。

　　在自動控制下，主站PLC通過計算后，發出對應的動作和傳達指令，并發送至從站PLC執行進一步的操作和監測。整體系統具有檢測精度高、系統運行可靠、檢測功能齊全等特點，是刮板輸送機中的重要組成部分，目前，通過對其進行了不斷的優化升級，已能較好地滿足刮板輸送機井下作業的生產需要[2-3]。

　　2電氣控制系統技術要求

　　根據國家防爆檢驗部門規定，結合刮板輸送機井下作業的特殊環境情況，刮板輸送機電氣控制系統需滿足如下技術要求：1)防爆性能要求。電氣控制系統中通訊設備、檢測設備、控制設備均需具有一定的防爆性能，且需通過相關的防爆試驗，并取得防爆性合格證，保證設備能滿足井下惡劣環境的使用要求。2)較強兼容性。由于井下環境的惡劣性，各類設備在使用一段時間后易出現故障或損壞現象，需經常對其進行不同型號、不同性能的零部件維修或更換，故要求電控系統中的設備檢驗有較強的兼容性，以方便后期的設備維護。

　　3)先進性要求。隨著煤礦相關技術的不斷發展，要求刮板輸送機的各項性能也應隨著技術的發展而不斷的提升，如智能顯示、人機界面、遠程監控和控制、智能檢測和報警等功能，同時，這些先進技術在使用過程中，必須保證具有較高的穩定性和可靠性，以更好地滿足輸送機井下作業需求。4)高可靠性和操作方便性。電氣控制系統的運行正常與否，直接關系到刮板輸送機的生產效率和作業安全，故要求其系統中的設備必須具有較高的可靠性;同時，要求設備在使用維護過程中，具有較好的操作方便性，以減小人員勞動力和企業費用支出。

　　3電氣控制系統主要部分設計

　　3.1防爆裝置

　　由于刮板輸送機中配置有諸多傳感器、控制器、檢測器等設備，為防止井下發生故障事故時對這些設備產生影響，且避免其他干擾信號對設備運行的影響，故需在電氣控制系統中配置防爆裝置。因此，選用了萬維電子公司生產的與刮板輸送機電氣系統配套的KZX防爆裝置。該設備具有本安型開關量輸入、模擬量輸入、本安型輸出、非本安型輸出等接口，具有結構緊湊、防爆性能強等特點。同時，在結構上采用了集隔爆腔和本安型于一體的防爆型式設計，隔爆腔與本安腔之間使用過線電纜連接，可通過獨立的喇叭嘴實現與外接信號的連接。由此，通過該KZX防爆裝置來實現對輸送機中各類設備的隔爆保護。

　　3.2電源的匹配設計

　　該系統中PLC控制模塊、繼電器模塊等模塊運行均采用了12V或24V直流電壓，故需對控制系統的電壓進行匹配設計。考慮到井下環境的特殊性，所配電源模塊需具有防爆功能，而目前市場上常見的電源模塊包有萬維本安礦用防爆變圧器電源、礦用隔爆兼本安型電源等，在綜合考慮體積因素和隔爆功能基礎上，選用了萬維本安礦用防爆變圧器電源系列，該產品可被廣泛應用于井下的甲烷、煤塵等危險環境中，具有輸入電壓可調范圍廣、超負荷能力強、體積小、質量輕等特點。

　　3.3各類傳感器匹配設計

　　3.3.1速度傳感器匹配

　　刮板輸送機在井下作業過程中，時常會出現皮帶巧滑、超速等現象，為實時檢測該信號，在電氣控制系統中配置了速度傳感器，用以檢測輸送機的運行速度。因此，選用了GSH4型速度傳感器。其內部接口包括12V正極、負極、GND接地，在操作過程中，可將其安裝在旋轉外殼上，當輸送機旋轉起來時，在傳感器和磁鋼之間會形成一種脈沖，脈沖信號經處理成數據信號后，可實現對輸送機轉速的檢測。該傳感器具有結構簡單、操作方便、體積小等特點，可被廣泛應用于刮板輸送機的速度檢測中[4]。

　　3.3.2煙霧傳感器

　　煙霧傳感器主要用于檢測刮板輸送機工作過程中與物體之間摩擦產生的燃燒煙霧。該設備可通過顯示燈判斷故障，紅色指示燈為故障報警燈。當刮板輸送機出現過熱或燃燒時，可通過該傳感器采集相關數據信號后傳輸至PLC控制器，同時，紅色指示燈亮起。其內部接口主要包括12V正極、負極及接地，另外，還有一個與PLC控制器連接的I/O接口。該傳感器具有檢測精度高、設備運行穩定可靠等特點，是針對井下惡劣環境時必不可少的檢測設備[5]。

　　4電氣控制系統現場應用效果

　　結合前文建立的刮板輸送機電氣控制系統，將其在神華煤礦進行了3個月的現場應用測試，在測試期間，裝有該電氣控制系統的刮板輸送機整體運行較為穩定，各項功能運行正常，人機界面能將輸送機的運行溫度、轉速、關鍵部件耗損程度進行實時顯示，針對運行過程中出現的危險信號，能及時進行報警提示，并準備顯示故障發生原因及故障位置。

　　在此期間，刮板輸送機未發生一起故障事故，零部件基本未出現損壞或更換現象。據企業人員介紹，與以往單臺輸送相比，該電氣控制系統三個月的現場應用，為神華煤礦節約了近10萬元的費用支出，同時，也提高了輸送機的運行安全，得到了企業人員的普遍認可。

　　5結論

　　將電氣控制系統在神華煤礦進行現場應用測試后，裝有該電氣控制系統的刮板輸送機整體運行較為穩定，各項功能運行正常，設備故障率和零部件更換率幾乎為零，在三個月的現場應用中，有效節約了企業的費用支出。該系統的應用對提高礦用刮板輸送機的生產效率和使用安全具有重要意義，可為后期系統的進一步優化升級提供參考。

　　參考文獻

　　[1]楊曉凡.基于PLC的礦用輸送機控制系統的研究[J].機械管理開發，2019，34(2)：219-220;236.

　　[2]胡俊宏，張晨，王旭東，等.基于有限元的礦用輸送機軸承接觸問題分析[J].礦山機械，2017，45(4)：61-64.

　　[3]路龍.礦用輸送機遠程集中控制裝置的技術應用[J].河北企業，2015(7)：120.

　　[4]李大偉，劉云.煤礦綜采工作面ZQS127礦用輸送機驅動監控裝置運用研究[J].電子世界，2013(2)：61-62.

　　[5]詹敏華.基于PLC的礦用皮帶機電氣控制系統應用研究[D].淮南：安徽理工大學，2016.

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