李慧賓

（西山煤電集團(tuán)西曲礦，山西 古交 030200）

1 工程概況

西山煤電集團(tuán)西曲礦主運(yùn)煤系統(tǒng)包含8 條帶式輸送機(jī)和3 臺(tái)給煤機(jī)，運(yùn)輸線(xiàn)全長(zhǎng)4425m。該煤礦原煤運(yùn)輸路線(xiàn)長(zhǎng)、環(huán)節(jié)多、運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，主運(yùn)煤系統(tǒng)生產(chǎn)現(xiàn)狀不容樂(lè)觀(guān)。因此對(duì)礦主運(yùn)煤系統(tǒng)進(jìn)行了遠(yuǎn)程集中控制系統(tǒng)的改造建設(shè)，建設(shè)對(duì)象如表1 所示。

該煤礦主運(yùn)煤原控制系統(tǒng)設(shè)備繁雜，設(shè)備之間不能有效兼容，因此各部帶式輸送機(jī)之間無(wú)法形成自動(dòng)聯(lián)鎖。由于機(jī)道運(yùn)行環(huán)境差、投入運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)致使部分帶式輸送機(jī)控制系統(tǒng)故障現(xiàn)象頻出，表現(xiàn)為語(yǔ)音對(duì)講裝置損壞、保護(hù)誤動(dòng)作等。

改造優(yōu)化帶式輸送機(jī)集中控制系統(tǒng)可對(duì)二坑帶式輸送機(jī)、給煤機(jī)等設(shè)備實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中控制，可以大幅度提高煤炭運(yùn)輸系統(tǒng)的管理水平和運(yùn)行效率，并且?guī)捷斔蜋C(jī)運(yùn)行與給煤機(jī)運(yùn)行實(shí)現(xiàn)了聯(lián)鎖。膠帶集控系統(tǒng)包含膠帶各種保護(hù)，設(shè)備發(fā)生故障能自動(dòng)進(jìn)行報(bào)警并及時(shí)維修，提高運(yùn)行的安全性。改造后的遠(yuǎn)程集中控制方式可直接由主控機(jī)房控制膠帶啟動(dòng)停止，也可實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)出現(xiàn)緊急故障時(shí)自動(dòng)發(fā)出急停指令，實(shí)現(xiàn)膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)崗位的無(wú)人值守。

表1 主運(yùn)煤系統(tǒng)集中控制對(duì)象具體參數(shù)

2 主運(yùn)煤系統(tǒng)集中控制的建設(shè)

2.1 KJ161型礦用膠帶輸送機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

K161 型礦用膠帶運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)是基于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的一套新型的膠帶運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有常規(guī)膠帶運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)的功能，同時(shí)具有以下特點(diǎn)：

（1）多種接口方式：系統(tǒng)配置有以太網(wǎng)、RS485 接口，易與其他系統(tǒng)或設(shè)備連接，便于擴(kuò)展。

（2）即插即用：可配置各種檢測(cè)保護(hù)裝置，采用接插連接方式，可自動(dòng)識(shí)別沿線(xiàn)監(jiān)測(cè)設(shè)備的類(lèi)型、位置。

（3）地面膠帶集控系統(tǒng)、IP 廣播系統(tǒng)和工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，可以在地面上遠(yuǎn)程控制井下膠帶，遠(yuǎn)程對(duì)井下進(jìn)行擴(kuò)播喊話(huà)，能夠監(jiān)測(cè)各設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、記錄故障等。

2.2 KXT23礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)的應(yīng)用

針對(duì)該礦網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)存在長(zhǎng)距離音頻功率傳送布線(xiàn)困難、損耗大、音質(zhì)不佳、維護(hù)管理復(fù)雜、互動(dòng)性能差等問(wèn)題，開(kāi)發(fā)了基于TCP/IP 協(xié)議的KXT23 礦用IP 網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)。

2.3 KJ32A型光纖工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)

KJ32A 型光纖工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)具有防爆、抗低溫、防雷擊等特點(diǎn)。本系統(tǒng)利用光纖作為傳輸介質(zhì)，前端攝像機(jī)具有模擬和數(shù)字兩種制式，具有完善的錄像服務(wù)、報(bào)警服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)代發(fā)等功能，可以與其他監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

3 主運(yùn)煤遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的組成

在地面集控室設(shè)置2 套研華工控機(jī)、組態(tài)軟件、IP 擴(kuò)播軟件和相應(yīng)的通信設(shè)置、硬盤(pán)錄像機(jī)、視頻顯示器等實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的地面集控功能、語(yǔ)音擴(kuò)播功能和視頻顯示和存儲(chǔ)功能。

在地面設(shè)置1 臺(tái)千兆交換機(jī)、井下設(shè)置1 臺(tái)礦用隔爆兼本安型千兆交換機(jī)實(shí)現(xiàn)集控、視頻和語(yǔ)音信號(hào)的傳輸。

系統(tǒng)在各帶式輸送機(jī)頭設(shè)置一臺(tái)KJD5 可編程控制機(jī)、一臺(tái)KDW210 隔爆兼本安電源繼電器箱控制設(shè)備的開(kāi)/停，帶式輸送機(jī)機(jī)頭配置速度、煙霧、堆煤、溫度、灑水、張力傳感器等保護(hù)傳感器；帶式輸送機(jī)沿線(xiàn)每100m 處安裝一臺(tái)急停閉鎖開(kāi)關(guān)。另外，在各帶式輸送機(jī)頭配置一臺(tái)KXT23.1A 擴(kuò)播接口，沿線(xiàn)每100m 處安裝一臺(tái)KXT22.2 通信信號(hào)裝置分機(jī)，在沿線(xiàn)的適當(dāng)位置安裝跑偏及縱撕傳感器。

煤倉(cāng)上口配置一臺(tái)GUL60 礦用本安型雷達(dá)料位計(jì)對(duì)煤倉(cāng)煤位進(jìn)行測(cè)量，信號(hào)傳輸至可編程控制箱，每個(gè)帶式輸送機(jī)頭、給煤機(jī)落煤點(diǎn)配置一臺(tái)攝像頭。

4 主運(yùn)煤遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的功能分析

4.1 膠帶控制系統(tǒng)控制功能

膠帶控制系統(tǒng)具備地面集控、就地自動(dòng)控制和就地手動(dòng)工作方式。

（1）地面集控：井下控制站接收來(lái)自集控室的啟車(chē)和停車(chē)指令，自動(dòng)按順序啟動(dòng)各膠帶、運(yùn)行、聯(lián)鎖與保護(hù)、停車(chē)全過(guò)程的控制和監(jiān)測(cè)。

（2）就地自動(dòng)控制：由操作員在帶式輸送機(jī)頭根據(jù)膠帶工況，一鍵啟停單條膠帶，此時(shí)膠帶與前級(jí)存在聯(lián)鎖關(guān)系。

（3）就地手動(dòng)：此方式為人工手動(dòng)操作，不需閉鎖，主要用于檢修試車(chē)。

控制站均采用可編程控制機(jī)作為主控制器，完成帶式輸送機(jī)的運(yùn)行、保護(hù)、通信、信號(hào)和顯示功能。

4.2 膠帶控制系統(tǒng)顯示功能

（1）帶式輸送機(jī)的狀態(tài)信號(hào)：具有顯示各電機(jī)的開(kāi)停狀態(tài)、制動(dòng)閘的狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)等工況的狀態(tài)顯示功能。

（2）顯示帶式輸送機(jī)跑偏、閉鎖、縱撕、滾筒超溫、打滑、煙霧、堆煤、灑水、張力下降保護(hù)等狀態(tài)的顯示和報(bào)警功能。

（3）具有對(duì)膠帶速度、滾筒溫度、煤倉(cāng)煤位、膠帶張力等模擬量顯示功能。

（4）膠帶啟車(chē)預(yù)估、打點(diǎn)聯(lián)絡(luò)和語(yǔ)音通話(huà)功能。

4.3 膠帶控制系統(tǒng)保護(hù)功能

系統(tǒng)具有帶式輸送機(jī)跑偏、速度檢測(cè)、打滑和超速保護(hù)、沿線(xiàn)急停閉鎖和故障位置檢測(cè)、堆煤檢測(cè)、滾筒溫度檢測(cè)、自動(dòng)滅火灑水、煙霧檢測(cè)、帶式輸送機(jī)縱撕保護(hù)等完善的檢測(cè)保護(hù)功能。

4.4 系統(tǒng)組網(wǎng)功能

本系統(tǒng)可以通過(guò)上位機(jī)的以太網(wǎng)接口接入礦井自動(dòng)化平臺(tái)，將集控系統(tǒng)數(shù)據(jù)上傳給自動(dòng)化平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)共享。

4.5 礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)

（1）自動(dòng)播放功能：系統(tǒng)可按照音頻服務(wù)器先設(shè)置在終端中的播放列表，自動(dòng)播放或停止播放存儲(chǔ)在終端存儲(chǔ)卡上的曲目。

（2）聯(lián)機(jī)功能：配合KXT22.1 和KXT22.2 語(yǔ)音信號(hào)裝置，可以實(shí)現(xiàn)井上、帶式輸送機(jī)頭和沿線(xiàn)的實(shí)時(shí)對(duì)講功能。

4.6 工業(yè)電視系統(tǒng)

（1）通過(guò)設(shè)置在井下帶式輸送機(jī)頭的攝像儀，井上集控中心可以觀(guān)察到帶式輸送機(jī)頭和給煤機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。

（2）系統(tǒng)具有存儲(chǔ)視頻圖像功能。

（3）系統(tǒng)有在監(jiān)視器上分屏、單屏觀(guān)察視頻圖像功能。

（4）視頻監(jiān)控系統(tǒng)配合IP 語(yǔ)音信號(hào)裝置可以實(shí)現(xiàn)井下膠帶的遠(yuǎn)程調(diào)度控制。

4.7 主要設(shè)備功能及性能

（1）KJD5 礦用本安型可編程控制機(jī)可用于有瓦斯及煤塵爆炸危險(xiǎn)的煤礦井下。該控制機(jī)采用模塊化設(shè)計(jì)，配置靈活，漢字顯示，語(yǔ)句表、梯形圖編程。

（2）KDW210 型礦用隔爆兼本安電源繼電器箱適用于煤礦井下，為KJD5 礦用本安型可編程控制機(jī)（PLC）或其他礦用監(jiān)控設(shè)備提供本安型電源。

（3）KXT22 語(yǔ)音通信裝置主要實(shí)現(xiàn)工作面的語(yǔ)音報(bào)警和語(yǔ)音通信功能，實(shí)現(xiàn)工作面人員的語(yǔ)音溝通。

（4）GUL60 礦用本安型雷達(dá)物位傳感器采用雷達(dá)測(cè)距原理，用來(lái)測(cè)量煤倉(cāng)、水倉(cāng)等儲(chǔ)料倉(cāng)的料位高度。

（5）KXT23.1A 礦用本安型IP 網(wǎng)絡(luò)廣播終端，主要功能：定時(shí)播放廣播、擴(kuò)音對(duì)講、監(jiān)聽(tīng)，可與KXT22.1、KXT22.2 擴(kuò)音裝置聯(lián)機(jī)通話(huà)。

5 效益分析

（1）主運(yùn)煤遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的應(yīng)用，使得膠帶輸送機(jī)運(yùn)行與給煤機(jī)運(yùn)行實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖，集中控制系統(tǒng)還包含各種保護(hù)，能自動(dòng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)。設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)便能顯示出故障情況或發(fā)出報(bào)警信號(hào)，便于及時(shí)處理，從而提高主運(yùn)煤系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。

（2）主運(yùn)煤系統(tǒng)集中控制的IP 網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)配置擴(kuò)播電話(huà)和啟動(dòng)前的全線(xiàn)語(yǔ)音告警裝置，大大提高了井上調(diào)度與井下現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員的協(xié)調(diào)與溝通能力。且該廣播系統(tǒng)預(yù)留了與緊急避險(xiǎn)擴(kuò)播系統(tǒng)串接的端口，縮減了在主運(yùn)煤系統(tǒng)中緊急避險(xiǎn)廣播設(shè)備的投入，減少了成本支出。

（3）主運(yùn)煤系統(tǒng)集中控制系統(tǒng)運(yùn)行后實(shí)現(xiàn)了井下8 條膠帶輸送機(jī)和3 臺(tái)給煤機(jī)的無(wú)人值守，在地面集中控制主控機(jī)房安排司機(jī)進(jìn)行膠帶輸送機(jī)的遠(yuǎn)程啟、停操作和遠(yuǎn)程監(jiān)控?？梢怨?jié)約人力工資300 萬(wàn)元/a。

（4）該煤礦以往主運(yùn)煤系統(tǒng)為逆煤流啟車(chē)，在上次生產(chǎn)班結(jié)束后，運(yùn)輸系統(tǒng)膠帶上的煤炭都已經(jīng)卸凈，再次啟動(dòng)的運(yùn)輸系統(tǒng)從煤炭進(jìn)入系統(tǒng)到煤炭流出系統(tǒng)需要30~60min，整個(gè)下游的膠帶都在空轉(zhuǎn)等煤，造成了電能消耗和帶式輸送機(jī)械磨損。通過(guò)對(duì)集中控制系統(tǒng)運(yùn)行邏輯的優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的順序閉鎖功能：系統(tǒng)重載按逆煤流啟動(dòng)，空載也可按順煤流啟動(dòng)、順煤流停車(chē)的集控方式。使用原控制邏輯時(shí)主運(yùn)煤系統(tǒng)月平均耗電量為22 萬(wàn)度，使用系統(tǒng)重載按逆煤流啟動(dòng)空載按順煤流啟動(dòng)、順煤流停車(chē)的集控方式后月平均耗電量為19.95萬(wàn)度。

（5）避免膠帶輸送機(jī)無(wú)煤空轉(zhuǎn)，減少對(duì)輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)部位如滾筒和托輥的使用損耗以及膠帶的磨損，延長(zhǎng)了零部件及設(shè)備的使用壽命，節(jié)約了成本。