煤礦膠帶自動化控制改造方案

摘要本文針對大陽泉煤礦膠帶運輸系統(tǒng)自動化改造相關(guān)要求，提出了改造方案。實踐效果表明，該方案為大陽泉煤礦的自動化控制系統(tǒng)的建設(shè)提供了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞帶式輸送機(jī);控制系統(tǒng);改造

帶式輸送機(jī)是煤礦最重要的運輸系統(tǒng)，一旦發(fā)生故障就會影響到煤礦的生產(chǎn)和經(jīng)營。根據(jù)大陽泉煤礦數(shù)字化礦山建設(shè)的相關(guān)要求和規(guī)劃，原來的帶式輸送機(jī)自動化控制系統(tǒng)已無法滿足井下生產(chǎn)運輸?shù)男枰�，必須對其進(jìn)行相應(yīng)的自動化控制改造，通過對技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的升級，對主運輸系統(tǒng)的帶式輸送機(jī)加強(qiáng)統(tǒng)一的檢測、管理和控制，從而加強(qiáng)對大陽泉煤礦主運輸系統(tǒng)的運輸能力的控制，保障該煤礦實現(xiàn)高效高產(chǎn)安全生產(chǎn)。

1工程概況

大陽泉煤礦位于山西省陽泉市義井鄉(xiāng)西峪村，年生產(chǎn)能力120萬t，該煤礦運輸膠帶一共4條：主井提升膠帶1條（2400m），15#采區(qū)膠帶1條（2300m），12#采區(qū)2條（1800m、200m），剩下的為工作面運輸膠帶，現(xiàn)在主要有8130工作面，8120進(jìn)風(fēng)、8120回風(fēng)、8135進(jìn)風(fēng)使用15#膠帶運輸；8120高抽巷、8135低抽巷、8135高抽巷使用12#膠帶運輸。本次膠帶運輸自動化控制系統(tǒng)改造范圍：主井1部主平硐平面彎曲帶式輸送機(jī)，15#采區(qū)1部帶式輸送機(jī)，12#采區(qū)2條帶式輸送機(jī)。主膠帶運輸系統(tǒng)設(shè)備的改造范圍分析：（1）1部主平硐平面彎曲帶式輸送機(jī)，長2400m，4×500kW，頭部驅(qū)動；（2）5#采區(qū)1部帶式輸送機(jī)，長2300m，4×450kW；（3）12#采區(qū)上原煤倉帶式輸送機(jī)，長220m，250kW，頭部驅(qū)動；（4）12#采區(qū)1部帶式輸送機(jī)，長1800m，3×325kW，頭部驅(qū)動。上述4種改造范圍內(nèi)的膠帶運輸機(jī)均采用調(diào)速型液力耦合器進(jìn)行膠帶啟動。

2膠帶運輸自動化控制系統(tǒng)改造方案

選用天津華寧生產(chǎn)的KTC101膠帶綜保系統(tǒng)來替代原來的膠帶運輸保護(hù)系統(tǒng)。該膠帶綜保系統(tǒng)可以對膠帶進(jìn)行各類情況的檢測，包括縱撕、跑偏、溫度、速度、超溫灑水等情況。同時可以提供相應(yīng)的語音播報和報警，帶式輸送機(jī)每100m距離就安裝一臺擴(kuò)音閉鎖電話。主井提升膠帶1條，15#采區(qū)1部帶式輸送機(jī)，12#采區(qū)2條帶式輸送機(jī)選用圳市普中科技有限公司生產(chǎn)的Q系列PLC控制器。Q系列PLC控制器內(nèi)置太網(wǎng)功能，可以就近接入環(huán)網(wǎng)，從而對數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。帶式輸送機(jī)運行數(shù)據(jù)采集后通過環(huán)網(wǎng)傳輸?shù)降孛嬲{(diào)度中心，統(tǒng)一進(jìn)行相應(yīng)的檢測和控制管理。1部主平硐平面彎曲帶式輸送機(jī)機(jī)頭分別安裝徐州博林高新技術(shù)公司生產(chǎn)的KJJ102監(jiān)控主站和監(jiān)控分站。同時在監(jiān)控主站上安裝一塊MODBUS轉(zhuǎn)換模塊實現(xiàn)信號傳輸。KTC101控制器采集數(shù)據(jù)，并通過Q系列PLC控制器將數(shù)據(jù)傳遞到地面調(diào)度中心。15#采區(qū)1部帶式輸送機(jī)選用羅克韋爾SLC500系列控制器，加通訊模塊和天津華寧的控制器進(jìn)行通訊，其他PLC配置保持不變，主站加通訊模塊和KTC101-Z型控制器通訊，通過Q系列PLC控制器將數(shù)據(jù)傳遞到地面調(diào)度中心。12#采區(qū)2條帶式輸送機(jī)選用上海勵輝科技自動化公司提供的CP343-1IT以太網(wǎng)通訊模塊來實現(xiàn)以太網(wǎng)通訊，再將相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息傳遞到地面調(diào)度中心。

3膠帶自動化控制系統(tǒng)功能

通過對大陽泉煤礦膠帶運輸系統(tǒng)原有自動化控制的改造，操作人員在地面調(diào)度中心機(jī)房就能實現(xiàn)以下功能。啟動控制：當(dāng)檢測到分選流程的膠帶和設(shè)備處于適當(dāng)狀態(tài)，煤倉煤位也處在適當(dāng)位置，在控制系統(tǒng)中選擇帶式輸送機(jī)系統(tǒng)的自動控制模式，點擊系統(tǒng)啟動命令就可以實現(xiàn)主運輸系統(tǒng)帶式輸送機(jī)的啟動。另外在閉鎖條件下，可以對設(shè)備進(jìn)行逐一啟動，也可以在手動控制狀態(tài)下實現(xiàn)設(shè)備的單獨啟停。停止控制功能：停止控制功能有三種實現(xiàn)途徑。（1）自動停車。當(dāng)系統(tǒng)檢測到工作時間和煤倉堆煤高度到了事先設(shè)定的數(shù)值限度就可以實現(xiàn)設(shè)備的自動停車；（2）人為停車。工作人員可以就地或遠(yuǎn)程通過按下停止按鈕實現(xiàn)人為停車；（3）故障停車。當(dāng)檢測到帶式輸送機(jī)在運輸過程有膠帶跑偏及撕裂等故障發(fā)生后，系統(tǒng)就會因故障問題啟動故障停車。故障自診斷及保護(hù)功能：系統(tǒng)能對帶式輸送機(jī)的故障類型進(jìn)行準(zhǔn)確的判定，并提供準(zhǔn)確的位置，同時還可以采用語音和圖像的方式加以查看。實時數(shù)據(jù)和報表管理：可以對所有帶式輸送機(jī)的啟/停、運行、故障等情況進(jìn)行實時的記錄，并進(jìn)行相應(yīng)的儲存以備后期查看。能夠自動地對運行日志報表和生產(chǎn)報表進(jìn)行生成，能夠?qū)崟r對煤倉倉位、溫度等數(shù)據(jù)信息進(jìn)行記錄。

4實施效果分析

2016年5月30日，大陽泉煤礦膠帶自動化控制系統(tǒng)改造項目完成并通過驗收，從2016年6月1日正式實施。目前實施效果較好，主要體現(xiàn)在以下幾方面：（1）實現(xiàn)無人值守，節(jié)約人工開支。通過本次帶式輸送機(jī)自動化控制的改造后，該煤礦在地面調(diào)度中心機(jī)房就可以實現(xiàn)對主運輸系統(tǒng)的帶式輸送機(jī)電設(shè)備進(jìn)行集中監(jiān)測、監(jiān)控和管理等工作，可以對帶式輸送機(jī)的故障發(fā)生情況進(jìn)行了解和掌握，從而進(jìn)行相應(yīng)的維修和維護(hù)。該煤礦減少了各帶式輸送機(jī)工作崗位人員共40名，同時降低了作業(yè)人員的勞動強(qiáng)度。實現(xiàn)無人值守后，膠帶運輸方面人員開支每年節(jié)約200萬元，有效地降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本。（2）提高了數(shù)據(jù)精度，降低了數(shù)據(jù)誤差，當(dāng)前已實現(xiàn)數(shù)據(jù)誤差控制在4%以內(nèi)。準(zhǔn)確、安全、快捷的自動化傳輸能力滿足了該煤礦的生產(chǎn)和經(jīng)營。

5結(jié)語

本文以大陽泉煤礦為研究對象，進(jìn)行了膠帶自動化控制系統(tǒng)改造方案的研究。將帶式輸送機(jī)操作、監(jiān)控等功能整合在一起，全部都集中在地面調(diào)度中心機(jī)房進(jìn)行操作。本次改造方案能實現(xiàn)該煤礦帶式輸送機(jī)運輸?shù)臒o人值守，減少帶式輸送機(jī)崗位的人員數(shù)量。實踐效果表明本次改造取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，改造方案合理切實可行。

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作者：郗成龍 單位：山西省陽泉市大陽泉煤炭有限責(zé)任公司