胶带输送机堆煤、联锁“三保险”式控制保护

摘  要  总结了胶带输送机堆煤、 联锁保护在生产中存在的问题，推荐一种“三保险”式堆煤、联锁综合保护的可行性方案。

关键词  堆煤  联锁  “三保险”式  自动化控制

在胶带输送机的保护控制中，堆煤保护（即溜煤眼堵或上胶带机停发生堆煤故障立即停机的电气保护）和联锁控制（上部胶带机停、下部立即停）这两种功能是重中之重。在煤矿井下实际生产中，由于保护控制系统距离长、环境恶劣、安装使用不当等，往往会出现保护不稳定，频繁停机；或保护不可靠，造成堆煤埋机头等恶性事故。

1  上下两部胶带机运行逻辑控制要求和实际存在的问题

1.1 控制逻辑要求

控制逻辑如图1所示。

图1  控制逻辑图

1.2  神东矿区两种保护的使用现状和存在问题

神东矿区现普遍采用德国贝克公司的PROMOS监控保护系统，具有联锁保护和堆煤保护功能。

1.2.1  联锁保护控制

联锁保护控制原理是：当上部胶带机运行达到满速后，PROMOS控制器接收到此信号，使与下部胶带机搭接部附近所设置的智能电话或智能三通驱使该系统一专用KJA5型联锁传感器动作（里面一继电器吸合），将该吸合常闭信号传送到下部胶带机的PROMOS系统。该系统接收到此信号后认为上部胶带机已运行，否则认为没有运行。

1.2.2  堆煤保护

堆煤保护原理为：堆煤传感器也是PROMOS系统专用的，其型号为KJU3B，实物如图2所示；电气原理如图3所示。当溜煤眼堆堵时或联锁控制不动作时，煤堆起来后，电极探针和外壳的接地线短接，堆煤传感器动作，PROMOS控制器检测到发生堆煤，使胶带机停车。

但是，在实际生产运行中，经常存在以下一些问题：

1）因上部胶带机的PROMOS系统有故障而甩掉保护（如闭锁线坏，控制器偷停等，但又不能影响生产），改为手动起车时，则下部胶带机已无联锁控制保护。

2）当下部胶带机的PROMOS系统也因发生故障而甩掉保护运行、且又无堆煤保护时，会发生堆煤事故（如大块煤堵住溜煤眼）。

3）下部胶带机的PROMOS系统虽然正常，但如果堆煤传感器安装使用不当，也会产生不动作或误动作。不动作会导致堆煤埋机头故障；误动作会引起确定性的停车故障，影响生产。

针对上述三种情况，经过不断研究探索，我们总结出了“三保险”式堆煤联锁电气综合保护。经过大柳塔煤矿20302、20303、20405、20608等工作面胶带机的实际使用和不断改进，证明该方法是解决矿井实际生产的一套有效方法和实现无人自动化控制的必要措施。

2 “三保险”式堆煤联锁控制保护的组成和功能

2.1  组成

1）堆煤保护1再加一套澳大利亚ACE公司的堆煤保护。图件号：LP01，原理如图4所示。

2）堆煤保护2对PROMOS系统的堆煤传感器安装工艺改进。

3）继续采用PROMOS系统的联锁控制保护。

2.2  功能

1）如果上、下部胶带机PROMOS系统都正常，再加上ACE的堆煤传感器的保护，堆煤、联锁形成三重保护，即“三保险”式堆煤、联锁控制保护。

2）如果上部胶带机PROMOS系统联锁不正常，还有两重堆煤保护。

3）如果上、下部胶带机PROMOS系统都不正常，那么还有ACE的堆煤传感器的保护。

3  “三保险”式堆煤联锁控制保护的具体实施方案

3.1  ACE堆煤传感器工作原理

澳大利亚ACE公司生产的堆煤传感器的工作原理如图4所示。在铸钢筒里加入一定量的水银（Hg），正常时传感器靠自重垂直悬挂，1^#和2^#之间是通路，当煤堆起来时传感器被托起，发生倾斜，达到45°时，1^#、2^#之间断路，由此实现保护功能。

 

3.2  ACE堆煤传感器的加入方法

堆煤传感器的引出线必须加在胶带机的某一停车回路中。根据矿区目前使用的胶带机，提出以下建议：

1）如果是ACE公司生产的胶带机，在本安接线箱内已预设了专用的接线端子。

2）如果是CST驱动的胶带机，可加在CST的急停回路中。

3）也可加在开关的起停车回路中，如BF公司的CHP11开关上。如图5所示。

图5  堆煤传感器的接入方法

4）堆煤传感器的安装位置应选在挡煤罩内，不会碰上卸载滚筒煤流，位置高低要适当，如果太高，煤堆起来也不动作，太低又会误动作。

原则上，必须加在急停回路中，这样才能起到堆煤保护的作用。不要加在PROMOS系统上，因为如果PROMOS系统发生问题时将不得不甩掉，堆煤保护仍然会起作用。

3.3  PROMOS系统堆煤传感器堆煤保护功能的改进

PROMOS系统堆煤传感器堆煤保护原理如图6所示。其核心是一施密特触发器，1^#线是接地线、2^#线为电极，7^#线为DC12V正极，5^#为电源负极，4^#和5^#为输出线。当1^#和2^#之间的电阻值大于临界值时，4^#和5^#之间的电阻值约为52kΩ；当1^#和2^#之间电阻值大于临界值时，4^#和5^#之间的电阻值约为4.7kΩ。PROMOS系统的控制器可对其输出的电阻的变化进行测量，从而确定是否发生堆煤现象。

图6  堆煤保护原理图

当发生堆煤时，要保证1^#、2^#短接（即电极和地线短接）；未发生堆煤时，不能动作。但在实际生产中遇到以下几种情况时，传感器可能发生误动作或不动作：

1）胶带机搭接的地方，正是巷道和巷道交叉的地方，在溜煤眼上行的风流温度相对较高，而机头的风流温度较低，冷热风流正好在堆煤传感器设置的地方交汇，加之卸载滚筒处煤尘较大，使得堆煤传感器上形成一层水煤层，使电极和外壳地线短路，造成误动作。

2）卸载滚筒卸下的部分大块煤炭撞到电极线，电极线摆动，触到外壳短接，造成误动作。

3）地线在挡煤罩上压接不牢，造成接触不良而不动作。

4）传感器线被煤块砸断，导致传感器失去12V电源而不动作，等等。

3.4  改进方案

根据实际观察，提出以下改进方案：

1）将堆煤传感器的安装位置改至挡煤罩外，挂在无淋水、干燥空气流通的煤壁上，用1.5mm²的橡套电缆从电极上引到挡煤罩里。

2）用4″焊接钢管焊接在挡煤罩板上，将传感器的电极线穿在管里护住，防止大块煤撞击。

3）电极的探针位置以及4″钢管的长度选择，要根据具体情况而定，选高了煤堵住了还接触不到，选低了，又产生误动作。

4）地线用螺栓压接在挡煤罩上，压好后用双螺母锁定，保证地线接触良好。

5）用绝缘胶布将电极和电缆连接处包好，保证不与外壳短接产生误动作。

经上述方法改造后，只要PROMOS系统正常，电极探针位置选取合理，这种堆煤传感器保护的灵敏度和稳定性将会大大提高。

此外，还必须加强对PROMOS系统的维护，确保联锁控制保护的正常，只要PROMOS系统工作正常，上部胶带机的满速取样信号正常，KJA5的继电器工作就会稳定。

4  结语