煤矿井下胶带自动化控制系统研究论文_史远青

煤矿井下胶带自动化控制系统研究论文_史远青

(国家能源神东煤炭集团 陕西神木 719315)

摘要:随着我国对于煤炭资源的需求程度提升,我国煤矿企业逐渐加大了对煤炭资源的开采力度,使得其获得了快速的经济效益增长。其中,对于煤矿企业来讲,积极关注煤矿井下胶带自动化控制系统的研发,对于井下作业效率的提升以及改善作业人员的工作环境等有着极为重要的作用。鉴于此,本文将对煤矿井下胶带自动化控制系统的研究进行详尽的阐述,以推动井下胶带自动化控制系统的发展。

关键词:煤矿;井下作业;胶带自动化控制系统

引言:在煤矿井下作业环节中,胶带运输机是其中不可或缺的关键设备。其中,对于胶带运输机来讲,其主要对煤炭资源实施运输方面的工作,并且胶带运输机在其它领域也有着广泛的应用。与此同时,为了提升煤矿的开采效率,便需要对胶带运输机的控制与管理方面的工作予以关注,并且随着自动控制系统的引入,使得胶带运输机在效率以及可靠性方面有着大幅度的提升,对提升煤炭企业的经济效益有着重要的意义。

一、煤矿井下胶带运输系统的组成

对于传统的胶带运输机来讲,其控制主要通过KTC101控制器来完成,其中,相关监测、监控以及保护等功能主要包括:温度保护、防滑保护、自动洒水保护等,同时监控、监测子系统在每条胶带中均有单独设置。此外,各胶带间无有效的连接,所以彼此之间无法进行统一的控制,例如,统一启停、集中管理等。

随着自动化控制技术水平的提升,将其引入至煤矿井下胶带运输机中后,可以以此来建立以矿井工业环网为基础的数据传输平台,并可将各控制站与系统进行妥善连接,从而使得各设备之间数据的传输工作得以实现,并且自动化平台可以实时收集各系统间的数据信息,以便在自动化平台中实现数据的存储以及共享等工作,有助于自动化控制的实现。此外,自动化系统的帮助下,可将各胶带之间进行有效的连接与互通,使之更具整体化,并且数据、视频以及音频等可以实现一体化,有助于提升系统的可靠性与稳定性,同时可因此缩减工作岗位,提升胶带输送机的运行效率,对企业经济效益的提升有帮助作用。因此,现对某能源公司的矿井下主胶带运输系统进行系统化的改造,并叙述如下。

二、胶带自动化集中控制系统的组成

1、控制中心

控制中心设置在调度指挥控制中心,通过工作站和工业电视对胶带及相关设施进行集中控制和监视。

2、网络结构

PLC监控分站实现胶带及相关设备的实时控制及信号采集,与现场原有CST主机、KTC101主机通信,接入矿井工业控制环网,和地面调度指挥中心的控制中心工作站的连接通信,实现远程集中控制。

3、控制器

主斜井口监控站为主煤流运输自动化系统的控制与通信的核心,完成各分站监控信息与地面控制中心的信息交互传送;同时,通过集控操作台的显示屏为现场操作人员提供整个系统的运行工况,必要时可由主控站在井下直接完成对胶带系统的集控。

三、系统功能

1、监测功能

监测的模拟量包括:胶带机速度、电机工作电流、电机工作电压、温度、胶带速度。监测的数字量包括:胶带机启动柜接触器状态、急停传感器状态、跑偏传感器状态、烟雾传感器状态、堆煤传感器状态、撕裂传感器状态,系统集控/就地/检修/工作模式。数据自动采集主要由PLC实现,PLC模拟量输入模块通过传感器连续检测胶带机速度、电机电流、电机电压、温度,并通过程序设置超限报警,有效预防事故的发生事故扩大。

2、控制功能

(1)就地检修控制。当日常检修或故障处理以及特殊需要时,操作人员可分别在主煤流系统内各条胶带头通过控制分站启停按钮控制胶带的启停。(2)就地集中控制。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在主井底胶带输送机机头,通过集中控制操作台,选择及设定控制流程,实现对主煤流系统内设备就地集中控制,通过10寸显示屏了解系统内实时情况,操作台可一键启停、也可单个设备控制启停,同时可投入/切除部分保护或闭锁关系,能够通过操作台实现系统配置参数实时调整,满足系统运行要求。(3)远程手动控制。在这种方式下,操作人员只需在地面控制中心操作键盘或鼠标,控制主煤流系统内各部胶带的启停以及故障解除等,并且通过计算机语音系统发布开车提示命令。这种情况系统设备会根据闭锁关系响应操作人员操作。(4)远程自动控制。在这种方式下,操作人员只需在地面控制中心操作键盘或鼠标选择系统启停流程,可实现系统的一键顺/逆煤流启停,主煤流系统内各设备之间设定闭锁关系,前后级设备之间设定连锁控制。主煤流自动化控制系统与综采工作面巷道胶带输送机之间设定闭锁关系,因巷道胶带一直保持延伸状态,东、西翼胶带输送机与巷道胶带之间闭锁及启停时间间隔方面需考虑自动调整或可人为在监控界面内设定。

3、通信功能

(1)东、西翼胶带输送机机头安装PLC控制站与KTC101主机进行实时通信,读取数据,就近接入控制系统专网,与地面控制主站进行通信。(2)主井底胶带输送机机头安装PLC控制主站与KTC101主机进行实时通信,读取数据,就近接入控制系统专网,同时与集中控制操作台保持通信。(3)原煤线胶带输送机安装PLC控制站完成原煤线胶带输送机控制,与KTC101主机进行实时通信,读取数据,与PLC控制主站进行通信。(4)在综采工作面巷道胶带输送机机头增加矿用接入网关采集胶带及运行状态,与东、西翼胶带输送机监控分站进行实时通信,作为判断东、西翼胶带输送机启停依据。(5)在原煤线胶带增加矿用本安型显示控制箱,与原煤线PLC控制站联接,完成原煤线胶带输送机就地控制。

4、语音预警功能

通过整合可以实现对设备保护的关联,该项目中关联原煤线胶带输送机、主井底胶带输送机、东翼胶带输送机、西翼胶带输送机的天津华宁话机,实现整体广播、系统预警等。

5、视频联动功能

利用主煤流胶带运输系统沿线分布的矿用摄像仪,扩播电话,在工业环网内,通过IP地址调用对应点视频,系统设备开停及故障时,在主煤流监控界面内自动弹出对应的视频监视窗口,同时打开语音广播,便于调度人员第一时间掌握现场实时情况。

6、故障诊断功能

当传感器、通信线路发生故障时,系统能自动侦测到,进行故障定位,并进行报警。

五、经济效益

1、减岗效益

主煤流胶带运输自动化系统改造项目依靠自动化技术,真正实现了井下现场的无人值守,能减少主煤流运输系统岗位,生产效率大幅度提高。

2、节能效益

胶带自动化系统改造完成后,由于实现优化调度、集中控制,减少了设备空运时间,提高了运行效率,降低电耗。以矿井胶带自动化系统为例进行计算分析,改造后将现有的集中控制运输系统,按照顺煤流程序开车,将减少胶带机空载运行时间用电费用,主煤流运输系统耗电421kWh/d,全年节约电费8.37万元(276个工作日计算,电费按0.72元/kWh)。

综上可知,主煤流胶带运输自动化系统人员节省开支93.96万元,节能效益8.37万元,合计102.33万元。

六、结语

由此可见,将自动化控制系统引入到煤矿井下胶带运输机中后,极大的拓展了胶带运输机的功能,并且在提升煤炭资源运输效率的同时,为煤炭企业降低了人员成本的支出,并且在安全生产运输系统的帮助下,胶带运输机工作的可靠性与安全性得到了提升,对于提升煤炭企业的经济效益有着重要作用。

参考文献:

[1]王晓辉.煤矿井下胶带运输机自动化控制系统分析[J].机械管理开发.2017(03)

[2]张然.探索煤矿胶带运输机自动化运输系统的PLC技术实现[J].中小企业管理与科技(下旬刊).2017(02)

[3]祝木田.在胶带运输系统中自动化控制程序的应用与作用探究[J].制造业自动化. 2012(08)

论文作者:史远青

论文发表刊物:《电力设备》2018年第13期

论文发表时间:2018/9/12

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