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二采智慧皮带的研发与应用
2018-02-01

 

二采智慧皮带研发的背景

鲍店煤矿二采胶带输送机位于该矿井下-350水平,是井下主要运输皮带之一,设计之初主要服务于六采区原煤运输。原运输机于1986年投入运行,采用3×200KW传统驱动方式,全长650m,带宽1000mm,驱动位置设在机头。截至2015年,原胶带运输系统已服役近30年。随着矿井发展,采区布置发生了改变,原有运输系统无法满足将来的八采区大采高工作面运输要求。为此,对老旧的二采皮带运输系统进行改造势在必行。

二采智慧皮带研发及完善过程

接到改造任务后,“互联网+”创新工作室成员按照专业特长各抒己见,形成了打造“安全、智能、高效、节能、可靠”胶带运输系统的共识。大胆的构想得到矿领导的高度重视和充分认可,并得到了全力支持与配合。在前期调研的基础上,他们采取“成熟技术拿来用、创新想法找合作”的方式分步推进。他们从提高驱动效率、减轻胶带重量、增加机架和托辊寿命、降低维护费用入手。通过实验发现,传统胶带运输机的驱动方式过于复杂,造成驱动效果差、动力损失大、工作效率低下。智能永磁直驱电机的成熟问世进入他们的视线,果断引入1台进行实验,代替以往的驱动电机带动液力耦合器+减速箱再驱动胶带机滚筒的方式。实验过程中发现,驱动力部分解决了,但传统胶带和托辊成了制约整套系统的协调性。随即找到合作厂家共同开发出新型“芳纶”胶带和高分子托辊,实现降低胶带重量,减少摩擦阻力,从而实现运行的流畅性。得到可靠实验数据结论后,他们又本着“一次投入,永久受益”的原则,后续引入热浸锌工艺机架,保证了整套系统的稳定性。

2015年4月,一条由智能永磁直驱电机+三电平变频器+芳纶胶带+高分子托辊组合到一起的山东省首条智能胶带问世,并在鲍店煤矿2309岩集运成功建成并成功应用,先进工艺技术集于一身的新型胶带运输系统,实现了高效、节能、低噪音、免维护,仅电费一项一年就可节约60多万元。

在尝到了智慧科技带来的巨大甜头,他们将智慧皮带和“互联网+”有机融合,进一步探索研究加入智能控制系统,建成了集系统监测、报警、生产操作一体化,运距达1705m的二采“互联网+智慧胶带机”,具有物联网思维、无线化、大数据、智能化、高度集成、远程化等优越特性。安装时使用热浸锌工艺皮带架和对中仪等“双创”成果,保证了新运输系统的安装精确度,确保系统在未来15-20年的服役期内可靠稳定运行。同时,有了科技的支撑就会带来新的便利,胶带跑正了就可以减少甚至取消调偏托辊的使用,仅2015年一年就减少托辊材料费80多万元。

画面中看到的就是低速永磁电机,也是智慧皮带的驱动核心部分,具有结构简单免维护、噪音低、过载能力强、扭矩大等优秀特质。与传统电机相比,永磁电机革命性的抛弃了液力耦合器和减速器,直接驱动生产机械,整体效率提高了20%以上。

这是芳纶胶带,与传统胶带相比,它的厚度降低了一半、重量减轻了一半,而强度却增加了至少一倍。这种优势得益于其内在的新型高科技合成纤维——“芳纶”,因其具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻、绝缘、抗老化、生命周期长等优良性能,被广泛应用于防弹衣、防弹头盔、飞机、汽车、高铁的阻燃内饰及织物等军事和民用领域。新型运输胶带的成功试验与应用,给企业带来了客观收益。

这一排排闪闪发亮的皮带架,是采用热浸锌工艺加工而成,乍一看上去与普通皮带架没什么区别,但它绝对是成熟工艺的完美应用。说起这项工艺的应用,还是鲍店煤矿矿长辛忠玉在一次出差的意外收获。辛忠玉发现,高速公路护栏挡板在露天环境下使用从未发生过锈蚀现象,随着时间的推移只会令其表面颜色变暗。经过多方打听,得知这种工艺叫“热浸锌”,具有抗氧化、耐腐蚀,耐久时限长,质量稳定等优质特性。随即通过实验论证这项工艺在矿井的应用前景,最终得出结论:在井下潮湿的使用环境,其使用寿命也能达到20年以上,可以为矿井减少生产成本的投入。

这里就是智慧皮带的“大脑”,整套系统的集中控制、故障巡查等操作指令就是从这里发射和接收。皮带巷内安装有无线传感信号基站、数字化光纤网络摄像仪,拿着手持智能控制终端就可以实现远程监控,达到可视化操作、远程调度指挥,及时全面掌握运输系统运行状况,大大提高了工作效率也实现了减人提效。使井下主运皮带系统实现“有人巡视、无人值守”。

智慧皮带应用情况及未来展望

智慧皮带系统实现了皮带机的软起动、软停车,皮带机的实时变频调速控制,充分发挥了变频器的调速功能和电动机的性能。在很大程度上降低了皮带机运输系统的电能消耗,减少了设备的机械磨损,延长了输送带的使用寿命,提高了皮带机的运行安全系数,实现了自动化和智能化发展。大大降低了设备的故障率,增强了系统运行的安全性和可靠性,减少了检修人员的工作量和人员本身的数量。此外,实时的监视系统也有助于矿井的有序化生产,自动化控制系统可以对井下的情况进行更为精准的判断,采集的数据更为准确,更加智能化,相比认为的判断更加细节化,使机器设备检查修理的投入成本降低,实现了矿井的科学化管理和生产。此套系统自2015年7月投入使用1年多来,创效400余万元,实现了“零”故障运行,有效保证了矿井原煤运输,产生了可观的经济效益。


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