摘要:在目前的煤矿绞车运行过程中,绞车司机仅仅通过无极绳绞车系统的自身保护信号来对现场进行检测,但是却不能监视无极绳梭车运行状态,s为了解决这一问题,结合多年的现场实践经验,应用新开发的无极绳绞车无线视频监控系统较好的解决了绞车司机盲目开车的问题,在煤矿的生产过程中发挥了重要的作用。无极绳绞车无线视频监控系统表现出了传输系统稳定的优质性能,并满足了现场的安全生产需要,使用效果良好,为煤炭企业的安全生产,节约了人力物力,并提高了矿井的生产效率,有较好的推广应用价值。
关键词:无线视频监控;AP节点;无极绳绞车;应用
无极绳绞车是利用钢丝绳循环往复,牵引固定在钢丝绳上的车辆或其他装备前进,从而解决矿井辅助运输问题。因其结构简单,连续运输,维护量小的特点,特别是近年来随着无极绳绞车及其配套技术水平的提高,无极绳绞车运输越来越受到煤矿的青睐,绳牵引运人猴车、绳牵引卡轨车、无极绳轨道牵引车等都是由无极绳运输模式发展而来的。
1 无极绳运输
无极绳运输相比单滚筒、双滚筒有极绳运输,具有运输连续性强、运量大、效率高、成本低等优点。因此,条件适合的中小型煤矿的地面运输,特别是地方煤矿主要运输,中间平巷,采区上、下山运输可以采用无极绳运输。无极绳运输是将钢丝绳接成一个封闭圈,两端分别套在两个绳轮上;其中以个绳轮为主动轮,另一个绳轮为张紧导向轮。当主动绳轮旋转时,靠其与钢丝绳之间的摩擦力,牵引钢丝绳连续运输。绳轮有水平和垂直布置之分。绳轮为水平布置时,两股钢丝绳分别放置在两条轨道上,轨道上的矿车按一定的间距挂在钢丝绳上,矿车到位后摘钩。这种布置方式可以使主动绳轮在不换向的情况下,实现双向运输。绳轮为垂直布置时,一股绳在轨道上,另一股绳用托绳轮布置在巷道的上方,这种布置方式一般用于单向提升运输上。无极绳运输系统一般由牵引绞车、张紧装置、尾轮、托辊、钢丝绳、连接装置等组成。无极绳运输一般采用双侧布置方式,一侧走重车,另一侧走空车。由于矿车是在钢丝绳进行中摘挂,所以其运行速度不能太大。
2 无极绳牵引绞车
无极绳牵引绞车主要由底座、电动机、联轴器、电液制动手闸、手动闸、减速箱(变速箱)、驱动滚筒及防护罩等组成。无极绳牵引绞车是整个系统的动力源,采用机械传动,摩擦驱动,主要用于煤矿井下采区大倾角、多变坡、大吨位、长距离运输。考虑到设备运行的安全稳定性,在设计时,绞车最大速度一般不超过2.5m/s,整体运输液压支架时速度一般在1 m/s;运距按1000—3000m设计,最大坡度根据牵引力及最大运输质量推算,一般不超过12度。
无极绳连续牵引绞车是煤矿井下巷道以钢丝绳牵引的一种新型普通轨道运输设备,适用于长距离、大倾角、多变坡、大吨位工况条件下的工作面顺槽、采区上(下)山和集中轨道巷等材料、设备的不经转载的直达运输;是替代传统小绞车接力、对拉运输方式,实现运输煤矿各种设备的一种理想装备;也可用于金属矿山的井下巷道和地面,坡度不大且有起伏变化的轨道运输。
考虑变频调速控制器在满载运行时本身产生的谐波成分,这对于操作控制台的抗干扰能力提出较高的要求,一般选用抗干扰能力强的工业级PLC作为控制及信息处理核心单元。由于各种传感器、执行器、变频调速控制器及相关配电辅助设备的所有电气参数均要汇集到控制台,所以要求PLC有模拟量接口、开关量无源节点、通信接口。位置传感器主要防止绞车过卷(机头、机尾),它提供信号给操作控制臼,以便实现紧急停车,以防止过卷:速度传感器以脉冲输出。供PLC计算绞车运行速度。同时根据速度及运行时间,计算出绞车运行的距离,有了距离数据,就可以识别绞车运行的位置,这为操作人员提供了绞车在一些关键点(拐弯、变道、上下坡等)处速度控制的依据。以防止绞车掉道、飞车等现象出现。
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3 无极绳绞车监控系统应用原理
无极绳绞车无线视频监控系统主要设计是在无极绳梭车上安装无线视频监控系统。利用远程视频监控系统,绞车控制人员控制绞车时不仅能通过梭车的无线摄像机看到绞车的运行情况,也可以看见前段轨道情况,一旦出现事故苗头能及时发现,并及时做出处理,能防患于未然,也能为事故分析提供第一手图像资料。无极绳绞车监控系统为了能在控制室观察井下绞车等移动设备运行的具体情况,主要采用无线来传输移动设备运行的视频信号。无极绳绞车上安装上两个矿用本本质安全型网络摄像仪和防爆投光灯,来观察绞车前后载物的状况,并能加强光照的强度。摄像仪后接无线收发装置,通过天线将无线网络信号发送给它的极联设备(无线WiFi的AP节点)或者终端。利用AP 形成一个全区域覆盖的无线区域,与梭车上的无线视频发射装置形成一个有效的收发组合,将梭车附近的图象信息经过无线的方式传输到绞车司机处,为绞车司机的工作提供有效的判断依据。
4 速度调节控制
关键问题是如何控制变频调速控制器的速度,绞车在运行过程中会根据负载情况、运行方向、位置等不同,要求绞车运行速度可能相应改变。对于速度控制,一般变频调速控制器也有3种控制方式:通信、接点、模拟量等。
接点控制只能进行分段实现,即根据接点位的多少,将变频调速控制器的运行速度分成几段:比如有两位接点,速度可分成4段,三位接点,速度可分成8段.......依次类推,由于变频调速控制器的接点数不可能无限多,所以在控制变频调速控制器速度时无法实现连续控制。
模拟量方式:在操作台上设置一个操作杆。操作杆可以在一定范围内移动,操作杆内置电位器,通过操作操作杆改变电位器的阻值:将变频调速控制器的电压控制速度的模拟量信号接人操作杆内置电位器的三端。规定操作杆移动的方向,这样,操作杆处于不同的位置,电位器中间抽头的输出不同的电压值,从而在变频调速控制器的速度给定端子上得到连续变化的电压信号,达到控制变频调速控制器速度的目的。当然要注意电气上的隔离。但这种方式一是可能受到距离的限制:二是安全性能不高。
由于通行控制有技术难点,所以选用工业级PLC来增强抗干扰。绞车的速度调节是通过操作台上的手柄给PLC输入模拟量信号,PLC通过通信方式控制变频器改变电机的转速,操作台上的手柄是本安的,而PLC是非本安的,如果直接将手柄的输入接入PLC必须进行模拟量隔离,增加系统设计的复杂性,并且可能导致速度调节的精度降低。考虑到这种情况,在操作台上配置1个CPU。
直接将手柄输入接人控制台的1个CPU,由于CPU是本安的,因此不存在模拟量隔离的问题,CPU将采集到的模拟最信号通过通信方式传送给PLC。为了防止变频调速控制器对PLC的干扰,PLC与变频器的通信也需要进行隔离。
采用通信方式即可解决速度控制问题,同时,对变频调速控制器的起、停和正、反转控制等所有要求控制的内容均可全部文现,这样减少了变频调速控制器与操作控制台之间的连接电缆,既降低系统成本。又处理好通信的抗干扰问题,提高系统稳定性。
5 结语
总之,无极绳绞车无线视频监控在煤矿井下的应用,有效的提高了矿井生产的安全性,通过对绞车托轮的视频监视,能及时维护不转的托轮,调整钢丝绳的位置,将隐患消灭在萌芽状态,提高了矿井安全生产效率,促进了矿井的和谐稳定发展。
参考文献:
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[2]崔柳,刘真.论煤炭企业的信息化[J].煤矿开采,2005(4).
[3]苏接明等.复杂条件下无极绳绞车的应用[J].煤矿机电,2009(5).
论文作者:李干
论文发表刊物:《电力设备》2018年第14期
论文发表时间:2018/8/17
标签:绞车论文; 无极论文; 钢丝绳论文; 速度论文; 操作论文; 控制器论文; 煤矿论文; 《电力设备》2018年第14期论文;