引言

太西九煤A段胶带机电控系统因采用自动化集中控制系统近日频繁出现安全故障，但是对于胶带机排查难度骤然增加，短时期内难以解决，需要花大量的时间。影响到了煤矿井下运输的正常进行，胶带机运输效率低下，必须对其进行优化改进设计。

1电控系统现状及故障处理分析

1.1电控系统的现状

太西九煤A段电控系统主要由高低压配电系统、自动化控制系统和皮带保护系统组成，其中自动化控制系统主要由控制箱和操作台两部分组成，二者功能简介如下：

（1）操作台主要完成设备的启停操作、快速冷却操作、系统工作方式和驱动投切选择功能等，操作台上安装带有防爆壳体的触摸屏，生动直观地显示系统的运行及故障状况。

（2）控制箱是输送机电控系统的核心，也是操作台的配套设备，提供自身及控制台所需的电源，实现本安和隔爆信号的的互相转换并可直接控制隔爆型电气设备，以实现系统功能；同时该控制箱核心器件PLC选用罗克韦尔公司的Controllogix 5000系列PLC，PLC配置有以太网模块、CONTROLNET模块、MODBUS通讯模块、输入输出模块、温度模块，通过这些模块，不仅可以方便地接入矿井自动化集控系统，而且可与华宁KTC101保护系统、高压开关柜、组合开关、皮带液压张紧装置、液压制动器等实现可靠的数据通讯、信号采集、输出控制、胶带联锁及实时监测与保护功能。

1.2故障处理的现状分析

不可否认，上述集控功能完美无瑕，数字化自动化应用技术带来的科技优势降低了人员劳动强度，提高了矿井生产环节安全系数，但集成化集中式的信号采集、布线和供电方式等意味着其中一个环节出现纰漏或故障，将导致整个系统瘫痪，排查难度骤然增加，短时期内难以解决，在分秒必争的生产环境中成为制约胶带运行的不稳定因素。

如该矿19111顺槽胶带机近日频繁出现堆煤现象，故障原因为空载时，比较两条皮带停车时间，太西九煤A段主运皮带比19111空载皮带延迟约5秒钟，待煤后，由于设计缺陷，当太西力煤A段发出停车命令后，19111顺槽胶带机同时得到停车命令，而19111主运机头煤流方向向下，皮带惯性较大，难以及时停车。经现场分析后，排除程序延时方案的可行性，原因如下：第一，造成我队主运皮带不能及时停车，导致堆煤甚至破碎机移位；第二，皮带打闭锁，华宁保护动作及紧急停车情况下皮带延时停车，严重危及设备及工作人员安全；第三，起车时间相应增加，导致程序逻辑关系出现部分变动使整个系统运行可靠性稳定性降低。但是对于19111顺槽胶带机的故障原因的查找和分析，花费时间较大，维修和保养时间较好，影响运输效率。

针对这一现状，保持操作台原有手动启停主机功能，结合组合开关近控启停辅机功能，增加操作台手动对耦合器充排液功能，全面实现对胶带机手动启停功能。

2胶带机操作功能的创新设计

针对太西九煤A段电控系统存在的问题，进行了胶带机操作功能的创新设计，其具体方案如下：

（1）技术准备工作：对现有集控充排液功能控制原理、接线方式、供电模式与图纸逐一核对，设计控制图纸，材料配件选型校验。由于万转开关位置节点受限（现场5位22组节点，我队4位7组节点或3位10组触点），在尽可能保持系统原有设计的宗旨下，保留原有功能有效的前提下，结合自动化程序控制功能及实用性，控制节点和方式微动变化；同时从安全角度考虑，对照PLC系统与华宁系统逻辑关系，在现有华宁系统增加“主电机输出点”一对，于原有控制回路进行串接，实现起机前华宁预警功能，并对原有图纸设计、更改、标注。

（2）对照图纸设计，对原有按钮进行替换，线路正确连接，制作线号进行安装；其次利用华宁远程控制箱防爆具有MA的结构，在内部安装AC127V/DC24V电源模块，实现充排液阀的外供独立供电。

（3）校验调试：手动状态下，充排液阀的单独供电试验，检验改造线路的完整性和阀控组件的受控性能；手动状态下，参照集控起车流程及时间控制逻辑，手动于不同设备依次启动华宁系统、辅机润滑冷却系统、高压电机驱动系统，最后于集控台间断性操作改造旋钮，实现阀组充排液功能，达到涡轮与泵轮动态啮合、能量转换完成、扭矩可靠传输的目的，最终实现胶带机手动状态下可调速软启动的完美操作。

3应用及效果分析

太西九煤A段胶带机操作功能的创新设计于2020.11.28-2020年12.3日完成设计，经安装调试后于2020.12.10日投入实践应用当中。当前已运行1年之久，太西九煤A段胶带机整体运行正常，创新设计后的自动化控制系统工作正常，能有效的控制胶带机的各种动作。具体表现为：

（1）实现了胶带机手动方式下的启停机功能，扭转了集控状态下设备因元件老化短缺、检修不到位等各种因素造成设备停车短时间又无法解决的被动局面，提高了主运系统开机率。

（2）手动状态下起车增加了华宁预警闭锁功能，保证作业人员安全的同时皮带保护功能齐全、有效、可靠；驱动充排液开关组合式设计，实现驱动软启动的同时保证了负载功率平均分配，减少了负载对机械设备的冲击，延长设备使用寿命。

西九煤A段胶带机操作功能的创新设计投入实践应用后，自动化电控系统的故障率降低了45%，故障排查情况变得容易，故障排查时间降低了70%，维修时间得到了有效的控制，有效提高了胶带机的维修效率，提高了胶带机的运行时间和运行效率，为企业创造了较好的安全经济效益。

4总结

针对太西九煤A段自动化电控系统中，集成化集中式的信号采集、布线和供电方式等意味着其中一个环节出现纰漏或故障，将导致整个系统瘫痪，排查难度骤然增加，短时期内难以解决的问题，针对性进行了创新的优化设计，保持操作台原有手动启停主机功能，结合组合开关近控启停辅机功能，增加操作台手动对耦合器充排液功能，全面实现对胶带机手动启停功能。实践应用效果表明：自动化电控系统的故障率降低了45%，故障排查情况变得容易，故障排查时间降低了70%，维修时间得到了有效的控制，有效提高了胶带机的维修效率。

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