梁建俊

（汾西礦業(yè)集團(tuán)公司礦山設(shè)備管理中心， 山西 介休 032000）

引言

帶式輸送機(jī)在我國(guó)煤礦企業(yè)得到廣泛應(yīng)用，每部帶式輸送機(jī)均需要至少一名輸送機(jī)司機(jī)操作，而其操作過程又相對(duì)簡(jiǎn)單，勞動(dòng)密集程度較低，造成勞動(dòng)力資源浪費(fèi)。無人值守帶式輸送機(jī)對(duì)于解決勞動(dòng)力資源的浪費(fèi)問題提供了很好的研究方向。我國(guó)帶式輸送機(jī)的遠(yuǎn)程控制應(yīng)用已有較多的成功經(jīng)驗(yàn)，而這些遠(yuǎn)程控制的自動(dòng)化程度較低，往往只是對(duì)輸送機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行控制，而在電氣保護(hù)、監(jiān)控系統(tǒng)、供電照明等方面沒有實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化控制，如果出現(xiàn)異常停電狀況，就無法實(shí)現(xiàn)輸送機(jī)上級(jí)電源的逐級(jí)監(jiān)控送電和輸送機(jī)的遠(yuǎn)程啟動(dòng)[1-2]。

1 帶式輸送機(jī)無人值守系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

帶式輸送機(jī)無人值守系統(tǒng)中井上的管理機(jī)和服務(wù)器是控制中心是系統(tǒng)的大腦。該系統(tǒng)不依賴于作業(yè)人員的值守，而是使用各類傳感器、保護(hù)器、監(jiān)控元件、工控機(jī)、轉(zhuǎn)換器、光端機(jī)、監(jiān)控站、耦合器等進(jìn)行監(jiān)控、傳輸數(shù)據(jù)及調(diào)度指揮，而僅指派巡檢人員對(duì)膠帶輸送機(jī)的運(yùn)行狀況進(jìn)行巡回檢查，并進(jìn)行正常的日常檢修維護(hù)即可。無人值守控制系統(tǒng)示意圖如圖1所示。

膠帶輸送機(jī)通過工控機(jī)、監(jiān)控站、各分站實(shí)現(xiàn)電源的逐級(jí)開啟和輸送機(jī)的遠(yuǎn)程啟停，該控制過程選用SLC-504型工控機(jī)PLC作為控制器，從而實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)的相關(guān)遠(yuǎn)程控制功能。工業(yè)電視系統(tǒng)是無人值守系統(tǒng)的重要組成部分，其作為地面調(diào)度指揮中心的監(jiān)控系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)在地面實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的安全保護(hù)狀態(tài)，同時(shí)，高清工業(yè)攝像機(jī)的使用，可看清楚膠帶輸送機(jī)機(jī)頭、機(jī)尾、給煤機(jī)等關(guān)鍵區(qū)域的實(shí)時(shí)畫面，監(jiān)控電機(jī)、減速箱、滾筒、皮帶等構(gòu)件的運(yùn)行狀態(tài)，使地面調(diào)度指揮中心對(duì)設(shè)備運(yùn)行情況一目了然。人員定位系統(tǒng)也是無人值守系統(tǒng)的必要補(bǔ)充，該系統(tǒng)可動(dòng)態(tài)監(jiān)控輸送機(jī)附近的人員活動(dòng)情況，防止無關(guān)人員意外干擾輸送機(jī)的運(yùn)行，并提醒人員注意安全。無線通信系統(tǒng)也有助于實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)的無人值守，一是可實(shí)現(xiàn)人員語音信息的實(shí)時(shí)溝通，二是可通過內(nèi)置的變頻調(diào)速內(nèi)置通信模塊，實(shí)現(xiàn)硬件設(shè)備之間的內(nèi)部連通[3]。

圖1 無人值守控制系統(tǒng)示意圖

2 無人值守輸送機(jī)保護(hù)系統(tǒng)

井工煤礦帶式輸送機(jī)除了按照《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，必須安裝防打滑、跑偏、堆煤、撕裂等保護(hù)裝置，還應(yīng)健全溫度、煙霧監(jiān)測(cè)裝置和自動(dòng)灑水裝置，并具備沿線急停閉鎖功能。還應(yīng)根據(jù)無人值守輸送機(jī)的相關(guān)特點(diǎn)及需求，進(jìn)行針對(duì)性的保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本保護(hù)系統(tǒng)所用PLC可拓展多個(gè)功能模塊，功能拓展性強(qiáng)，運(yùn)行速度較快，可通過與工業(yè)網(wǎng)絡(luò)連接來實(shí)現(xiàn)對(duì)膠帶輸送機(jī)的保護(hù)功能。其組成部分主要包括信號(hào)采集傳感器、信號(hào)識(shí)別器、傳輸電路、PLC控制器、信號(hào)輸入及輸出端口、保護(hù)控制繼電器等。

1）速度控制保護(hù)。帶式輸送機(jī)以一個(gè)特定速度運(yùn)行雖然滿足煤炭的運(yùn)輸要求，但是能耗大，磨損嚴(yán)重，不利于設(shè)備工作壽命的延長(zhǎng)，我們研究的目的即是實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)速與不均勻煤流量的智能匹配。要實(shí)現(xiàn)煤流量監(jiān)測(cè)，首先應(yīng)在輸送機(jī)上安裝超聲波傳感器，安裝位置選在輸送機(jī)機(jī)尾滾筒附近，因?yàn)榇颂幨锹涿狐c(diǎn)，根據(jù)此處煤量來調(diào)速最及時(shí)也最準(zhǔn)確；其次超聲波傳感器進(jìn)行工作，通過監(jiān)測(cè)煤流高度，然后將數(shù)據(jù)傳遞給PLC控制模塊，然后對(duì)其進(jìn)行分析計(jì)算，之所以進(jìn)行模糊計(jì)算，是由于根據(jù)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)速存在一定程度的滯后性[4]，模糊計(jì)算所得的煤量數(shù)據(jù)傳遞給PLC控制器，然后進(jìn)行變頻調(diào)速，實(shí)現(xiàn)運(yùn)量和帶速的實(shí)時(shí)匹配如圖2所示。

圖2 速度控制保護(hù)動(dòng)作示意圖

2）跑偏檢測(cè)保護(hù)。跑偏檢測(cè)工作離不開檢測(cè)器的工作，常規(guī)的保護(hù)動(dòng)作只是檢測(cè)到皮帶跑偏后直接停機(jī)，然后由人工進(jìn)行檢修處理，而無法對(duì)于一些輕度的跑偏進(jìn)行自動(dòng)處理。當(dāng)檢測(cè)器檢測(cè)到皮帶跑偏后，皮帶會(huì)擠壓立式托輥偏移，則會(huì)發(fā)出信號(hào)啟動(dòng)跑偏調(diào)整裝置，實(shí)現(xiàn)不停機(jī)狀態(tài)下的自動(dòng)調(diào)整，并實(shí)現(xiàn)立式托輥?zhàn)詣?dòng)復(fù)位。

3）人工保護(hù)。人工保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)主要是基于PLC的信號(hào)接收、邏輯處理及控制動(dòng)作，并可將故障

情況顯示在地面調(diào)度指揮中心的顯示屏上，然后可

由機(jī)臺(tái)值班人員進(jìn)行分析判斷及操控處理。

3 結(jié)論

通過對(duì)工作面帶式輸送機(jī)的無人化改造，實(shí)現(xiàn)了帶式輸送機(jī)的遠(yuǎn)程啟停、工作狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控、實(shí)時(shí)保護(hù)、關(guān)鍵畫面在線監(jiān)控、設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)監(jiān)控及記錄、輕微故障自動(dòng)調(diào)整等功能，并可實(shí)現(xiàn)故障及險(xiǎn)情發(fā)生時(shí)的機(jī)臺(tái)報(bào)警功能，便于及時(shí)安排檢修人員進(jìn)行維護(hù)，為礦井的安全生產(chǎn)及節(jié)支降耗提供了有力的保證，為礦井輸送機(jī)無人值守進(jìn)行了探索，提供了經(jīng)驗(yàn)，并可在同類型工作面推廣使用。