梁代軍

（山西煤炭運(yùn)銷(xiāo)集團(tuán)忻州分公司三百子煤業(yè)，山西 忻州 036704）

引言

目前礦井下皮帶機(jī)集控系統(tǒng)工作流程并不十分完善，距離實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步自動(dòng)化控制和通信還存在一定距離。礦井皮帶機(jī)控制方式不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和信息化主要受現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、PLC控制技術(shù)、工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)技術(shù)、上位機(jī)技術(shù)、工業(yè)組態(tài)軟件等技術(shù)的影響，因此需要改造電控系統(tǒng)，完善和優(yōu)化現(xiàn)有礦井下皮帶機(jī)集控。機(jī)房管控服務(wù)器的重要環(huán)節(jié)是將太環(huán)網(wǎng)與礦井下皮帶集控中心計(jì)算機(jī)相連接，以保障重要參數(shù)和控制信號(hào)收集與傳達(dá)。礦井下皮帶機(jī)集控的創(chuàng)新設(shè)計(jì)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)需要通過(guò)提高礦井皮帶機(jī)地面集控控制與運(yùn)行機(jī)制，這樣既能提高皮帶運(yùn)行的安全可靠性，又能實(shí)現(xiàn)皮帶的遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制，精簡(jiǎn)機(jī)集控操作人員數(shù)量，提升生產(chǎn)效益。本文選用某礦井作為主站，以另一礦井作為分站組成的礦井下皮帶機(jī)集控控制系統(tǒng)，通過(guò)主站負(fù)責(zé)通信和分站負(fù)責(zé)分工進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)度。在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方面采用創(chuàng)新型兩層通信網(wǎng)絡(luò)，不同分站的可編程控制器通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線連接到主站，主站又通過(guò)太網(wǎng)通信模塊與上位機(jī)PC機(jī)進(jìn)行通信［1］。同時(shí)，分站在控制硬件模塊中擴(kuò)展了新型模擬量輸入技術(shù)和通信技術(shù)裝備，主站則擴(kuò)展了太網(wǎng)通信模塊設(shè)備。在機(jī)集控軟件設(shè)計(jì)上同時(shí)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，有效保障皮帶機(jī)集控的啟?？刂坪凸收蠙z測(cè)控制，及時(shí)修復(fù)故障檢測(cè)程序失誤和實(shí)現(xiàn)故障停機(jī)保護(hù)。從礦井皮帶機(jī)集控的硬件設(shè)備和控制軟件進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)以更好推動(dòng)礦井產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)效率的提高和發(fā)展。

1 皮帶機(jī)集控運(yùn)行的問(wèn)題

1.1 皮帶臥式延伸轉(zhuǎn)載機(jī)總體效益不佳

礦產(chǎn)安全生產(chǎn)過(guò)程中，開(kāi)采系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)是礦井下礦物的轉(zhuǎn)載，由于礦物中原煤、矸石和巖石的體積大、質(zhì)量重，使得礦井下轉(zhuǎn)載系統(tǒng)存在著不能連續(xù)裝載的難題。首先，目前多數(shù)礦井下皮帶機(jī)集控設(shè)計(jì)條件有限，原裝載機(jī)械的部分系統(tǒng)安全系數(shù)不科學(xué)，硬件制造材料消耗及使用不符合節(jié)能環(huán)保的時(shí)代主題，造成一定程度上的資源浪費(fèi)和污染。其次，礦井下機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，皮帶臥式延伸轉(zhuǎn)載支撐車(chē)部各零部件、部件的組合存在不合理之處，有待優(yōu)化設(shè)計(jì)。如Pro／Engineer三維軟件中建立煤礦井下皮帶臥式延伸轉(zhuǎn)載機(jī)支撐車(chē)車(chē)體的模型，支撐車(chē)的三維模型在尚未導(dǎo)入ANSYS時(shí)，其有限元的靜力支撐車(chē)體力度不足，在分析驗(yàn)證了原支撐車(chē)車(chē)體的初始設(shè)計(jì)才能很好地滿足其工作需求［2］。再次，在本支撐車(chē)的初始化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)與材料上，目前國(guó)內(nèi)礦井下機(jī)械綠色設(shè)計(jì)水平較低，通過(guò)分析ANSYS軟件對(duì)優(yōu)化后的支撐車(chē)車(chē)體進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析與疲勞校核，得知支撐車(chē)車(chē)體前六階的固有頻率和振型不符合科學(xué)數(shù)值要求，響應(yīng)值的頻率的變化曲線和車(chē)體疲勞累計(jì)系數(shù)較大，說(shuō)明支撐車(chē)體動(dòng)態(tài)特性缺乏穩(wěn)定。因此，需要改造皮帶基地面集控制運(yùn)行監(jiān)控，以此來(lái)增強(qiáng)皮帶機(jī)運(yùn)行的安全可靠性，使礦井實(shí)現(xiàn)安全、高效自動(dòng)化無(wú)人值守運(yùn)作，達(dá)到增效減員的目的。

1.2 傳送感應(yīng)器采集信息不及時(shí)

目前礦井產(chǎn)業(yè)朝著大型化、現(xiàn)代化、連續(xù)化和智能化的方向發(fā)展，開(kāi)采程序與工藝更為復(fù)雜化，連續(xù)化開(kāi)采難度不斷增大。礦井下開(kāi)采區(qū)皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)環(huán)境惡劣，危險(xiǎn)系數(shù)高，若運(yùn)輸制作材料不佳或監(jiān)控不到位，易發(fā)生安全事故。故此，礦井下的機(jī)集控傳感采集信號(hào)的快速傳達(dá)至可編程邏輯控制器十分關(guān)鍵，若發(fā)生故障，PLC通過(guò)執(zhí)行用戶程序及時(shí)實(shí)現(xiàn)停機(jī)保護(hù)，以保障皮帶機(jī)安全。PLC分析故障信息并傳輸出具體參數(shù)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作狀況實(shí)時(shí)監(jiān)控和記錄，實(shí)現(xiàn)操機(jī)人員與運(yùn)行機(jī)器對(duì)話十分重要。然而若要形象生動(dòng)地將圖形界面直觀展示出來(lái)，還需嵌入組態(tài)軟件MCGS屏，以控制上位機(jī)的監(jiān)控界面，以此來(lái)改善目前難以實(shí)現(xiàn)的人機(jī)接口操作［3］。

2 解決礦井下機(jī)集控創(chuàng)新設(shè)計(jì)的問(wèn)題

2.1 設(shè)計(jì)研發(fā)新型礦用履帶式移動(dòng)皮帶輸送機(jī)

皮帶機(jī)集控運(yùn)輸機(jī)通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，它采用的制作材料對(duì)保障運(yùn)輸安全快速具有重要影響。質(zhì)量問(wèn)題容易導(dǎo)致打滑、斷帶、劃傷、過(guò)載、聯(lián)軸器斷開(kāi)等故障問(wèn)題的產(chǎn)生，甚至出現(xiàn)壓礦的嚴(yán)重后果。故此，在針對(duì)連續(xù)性傳輸設(shè)備的橋梁質(zhì)量問(wèn)題下，研究和設(shè)計(jì)出應(yīng)用性強(qiáng)的履帶式移動(dòng)皮帶輸送機(jī)十分必要，既能解決目前礦井下皮帶機(jī)集控優(yōu)化問(wèn)題，又能彌補(bǔ)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)空白。履帶式移動(dòng)皮帶的設(shè)計(jì)可滿足5 000T／d熟料生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)連續(xù)性開(kāi)采，提高生產(chǎn)效率。與傳統(tǒng)的礦產(chǎn)開(kāi)采相比，履帶移動(dòng)式功能更為強(qiáng)大，在將礦山開(kāi)采爆破后的礦石破碎至300mm以下的粒度［4］，履帶移動(dòng)式可實(shí)現(xiàn)全程皮帶運(yùn)輸，很大程度上實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化操作，減免了輸送全程的人工監(jiān)工數(shù)量，同時(shí)避免了因運(yùn)輸不平穩(wěn)而導(dǎo)致的礦物粉塵掉落而引起的污染和浪費(fèi)，在設(shè)備采購(gòu)與土建基礎(chǔ)方面節(jié)省了大量資本，并減少了運(yùn)營(yíng)費(fèi)用，如汽車(chē)燃油費(fèi)、司機(jī)等員工費(fèi)等等，提高了社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益［5］。

2.2 創(chuàng)新礦井下皮帶運(yùn)輸監(jiān)測(cè)軟件設(shè)計(jì)

皮帶運(yùn)輸機(jī)故障是制約礦產(chǎn)高效開(kāi)采的瓶頸，提高礦井皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)故障監(jiān)測(cè)監(jiān)控能力，如對(duì)皮帶速度、電機(jī)轉(zhuǎn)矩、皮帶跑偏、電機(jī)溫度、皮帶縱撕、皮帶起火、煤倉(cāng)堆煤的特征進(jìn)行分析，可有效預(yù)防故障的發(fā)生。礦井皮帶監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì)注重信號(hào)處理單元的優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)皮帶運(yùn)輸?shù)膫鞲衅鞑杉盘?hào)進(jìn)行整形、放大、轉(zhuǎn)換和計(jì)算，操機(jī)人員可通過(guò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)、語(yǔ)音傳達(dá)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)礦井下皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)的監(jiān)控，若皮帶出現(xiàn)打滑、斷帶、過(guò)載、聯(lián)軸器斷開(kāi)等故障，監(jiān)控系統(tǒng)在最短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)和識(shí)別，并以光、聲的形式進(jìn)行報(bào)警，形成一個(gè)完整的操作、調(diào)度的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，對(duì)礦產(chǎn)產(chǎn)業(yè)安全高效生產(chǎn)具有巨大的實(shí)用價(jià)值。

3 結(jié)語(yǔ)

本文根據(jù)分析目前礦井下皮帶機(jī)集控運(yùn)行狀況下各類問(wèn)題，如皮帶運(yùn)輸材質(zhì)的優(yōu)劣對(duì)運(yùn)輸造成的安全與效率問(wèn)題，運(yùn)輸過(guò)程的監(jiān)控問(wèn)題，監(jiān)控軟件的創(chuàng)新設(shè)計(jì)問(wèn)題等，根據(jù)已發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題尋求解決對(duì)策。主要從采用新型的履帶皮帶、創(chuàng)新設(shè)計(jì)新型系統(tǒng)化的監(jiān)控軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)礦井產(chǎn)業(yè)的高效發(fā)展，以推動(dòng)我國(guó)礦產(chǎn)資源“綠色健康”發(fā)展和我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的繁榮。

［1］ 王鵬.井下皮帶機(jī)常見(jiàn)故障與處理技術(shù)分析［J］.電子制作，2013（13）：194.

［2］ 王建宇.礦井皮帶機(jī)系統(tǒng)故障調(diào)度應(yīng)急預(yù)案［J］.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013，33：116.

［3］ 趙偲.皮帶機(jī)中滾筒筒體修復(fù)技術(shù)及使用效果［J］.科技資訊，2012，22：84.

［4］ 謝金賜.淺談礦井運(yùn)輸中皮帶機(jī)運(yùn)輸啟動(dòng)方式［J］.科技創(chuàng)業(yè)家，2013（10）：83.

［5］ 王玉蘭.設(shè)計(jì)P－800型皮帶機(jī)技術(shù)說(shuō)明和經(jīng)濟(jì)效益分析［J］.科技致富向?qū)В?011（15）：276.