李振國(guó)

（開灤唐山礦業(yè)分公司，河北 唐山 063000）

1 概 況

隨著技術(shù)的進(jìn)步、社會(huì)需求的變化，自動(dòng)化控制技術(shù)在煤礦行業(yè)的應(yīng)用越來越廣泛，使得機(jī)械可以代替人工作業(yè)，同時(shí)減少高溫、低溫、高危作業(yè)，改善勞動(dòng)者的勞動(dòng)條件和環(huán)境。本文對(duì)開灤唐山礦0291 綜放工作面自動(dòng)化設(shè)備控制系統(tǒng)應(yīng)用進(jìn)行分析和總結(jié)。

唐山礦0291 工作面位于南五采區(qū)8、9 煤層，平均傾角24°，煤層平均厚度10.5 m，平均傾斜長(zhǎng)度142 m，可采走向長(zhǎng)度610 m，采用走向長(zhǎng)壁綜合機(jī)械化放頂煤采煤法。

工作面主要設(shè)備有采煤機(jī)、液壓支架、刮板輸送機(jī)、膠帶輸送機(jī)、智能乳化泵站、自清洗綜合供水凈化站、礦用乳化液自動(dòng)配液站、組合開關(guān)、移動(dòng)電站、控制系統(tǒng)等，主要參數(shù)及型號(hào)見表1。

表1 0291 綜放工作面設(shè)備配套選型Table 1 Equipment selection for No.0291 fully mechanized caving face

2 工作面設(shè)備自動(dòng)化集成控制系統(tǒng)

0291 工作面設(shè)備自動(dòng)化集成控制系統(tǒng)主要包括地面控制視頻顯示系統(tǒng)、工作面設(shè)備控制系統(tǒng)、視頻監(jiān)視系統(tǒng)、語音通信系統(tǒng)以及應(yīng)急廣播系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工作面刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載破碎機(jī)控制、工作面泵站及過濾站控制、膠帶輸送機(jī)控制和巡檢、語音系統(tǒng)控制、視頻系統(tǒng)顯示、綜采工作面數(shù)據(jù)上傳和控制、一鍵啟停功能、應(yīng)急廣播等功能。

工作面井下主控制點(diǎn)位置位于0291 順槽膠帶輸送機(jī)機(jī)頭附近，實(shí)現(xiàn)井下工作面設(shè)備和外圍運(yùn)輸系統(tǒng)的集中控制和顯示。工作面電站附近作為分控制點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)工作面轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)的控制和顯示，作為工作面設(shè)備的控制的備用系統(tǒng)。順槽膠帶輸送機(jī)機(jī)頭控制點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)順槽膠帶輸送機(jī)的控制和顯示。主運(yùn)膠帶輸送機(jī)機(jī)頭控制點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)膠帶輸送機(jī)控制、顯示和工作面泵站的控制。地面設(shè)置集控中心通過工業(yè)環(huán)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)井下0291 系統(tǒng)的顯示和遠(yuǎn)程控制。

3 系統(tǒng)分析

3.1 工作面擴(kuò)音通信裝置

實(shí)現(xiàn)刮板輸送機(jī)、膠帶輸送機(jī)組合開關(guān)、智能泵站的數(shù)據(jù)接收、傳輸。通過開放協(xié)議，與組合開關(guān)、主機(jī)進(jìn)行雙向通信，實(shí)現(xiàn)在井下和地面監(jiān)控中心對(duì)泵站、刮板輸送機(jī)、膠帶輸送機(jī)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)、監(jiān)控，界面細(xì)化至每臺(tái)設(shè)備，顯示運(yùn)行狀態(tài)、電流、電壓、功率、時(shí)間、故障診斷、報(bào)警等。

3.2 視頻系統(tǒng)

3.2.1 工作面視頻系統(tǒng)

工作面視頻系統(tǒng)包括主運(yùn)膠帶輸送機(jī)監(jiān)控及巡檢、工作面監(jiān)控、泵站監(jiān)控。在工作面破碎機(jī)頭、轉(zhuǎn)載機(jī)處、前部刮板運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭和機(jī)尾、后部刮板運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭和機(jī)尾、工作面順槽膠帶輸送機(jī)機(jī)頭和機(jī)尾分別安裝1 臺(tái)攝像儀；主運(yùn)膠帶輸送機(jī)機(jī)頭和機(jī)尾分別安裝1 臺(tái)攝像儀及巡檢機(jī)械人。數(shù)據(jù)通過光纖以太環(huán)網(wǎng)傳輸?shù)骄录刂行暮碗娬痉种行倪M(jìn)行顯示。工作面視頻可通過礦井環(huán)網(wǎng)上傳到地面，通過客戶端軟件或IE 瀏覽器對(duì)網(wǎng)絡(luò)攝像頭訪問，實(shí)現(xiàn)工作面現(xiàn)場(chǎng)在地面中心監(jiān)控室和礦調(diào)度室實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、顯示。

3.2.2 礦用膠帶輸送機(jī)機(jī)器人巡檢

礦用膠帶輸送機(jī)巡檢機(jī)器人主要包括機(jī)器人本體、傳動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)。機(jī)器人本體在柔性傳動(dòng)系統(tǒng)的作用下，能夠?qū)崿F(xiàn)從膠帶輸送機(jī)機(jī)頭到機(jī)尾的全線范圍內(nèi)的移動(dòng)巡檢。巡檢機(jī)器人能夠連續(xù)采集、存儲(chǔ)、傳輸現(xiàn)場(chǎng)的圖像、聲音、溫度、煙霧等數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判斷是否存在設(shè)備故障以及故障位置，如圖1 所示。

圖1 膠帶輸送機(jī)巡檢機(jī)器人Fig.1 Inspection robot for belt conveyor

圖2為巡檢機(jī)器人監(jiān)控出異常。膠帶托輥磨擦或膠帶打滑等故障引起膠帶輸送機(jī)溫度上升，巡檢機(jī)器人采用紅外溫度探測(cè)儀，快速檢測(cè)皮帶機(jī)溫度，當(dāng)檢測(cè)溫度超過設(shè)定值時(shí)緊急停止膠帶輸送機(jī)的運(yùn)行。

圖2 巡檢機(jī)器人監(jiān)控Fig.2 Monitoring of inspection robot

3.3 井下控制點(diǎn)顯示功能

主運(yùn)膠帶輸送機(jī)控制點(diǎn)系統(tǒng)設(shè)備如圖3 所示。

圖3 主運(yùn)膠帶輸送機(jī)控制點(diǎn)系統(tǒng)設(shè)備Fig.3 Control point system equipment of main belt conveyor

工作面自動(dòng)化集成控制系統(tǒng)控制屏中實(shí)時(shí)顯示刮板輸送機(jī)、膠帶輸送機(jī)、泵站的運(yùn)行模式，自動(dòng)、單機(jī)、檢修狀態(tài)文字、圖像、通信狀態(tài)及相關(guān)開關(guān)的通信狀態(tài)等。

當(dāng)主運(yùn)膠帶輸送機(jī)某設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，設(shè)備自動(dòng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，顯示屏上對(duì)應(yīng)點(diǎn)由綠色變?yōu)榧t色或黃色并閃動(dòng)。監(jiān)控員通過擴(kuò)播系統(tǒng)通知巡檢員進(jìn)行處理。

3.4 中央控制室軟件控制功能

中央控制室控制軟件可以啟停控制泵站、膠帶輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、刮板運(yùn)輸機(jī)。井下控制器可分別啟?？刂票谜?、刮板輸送機(jī)及膠帶輸送機(jī)。控制軟件有故障復(fù)位功能。

4 結(jié) 論

（1） 唐山礦0291 綜放工作面設(shè)備實(shí)施自動(dòng)化集成控制系統(tǒng)改變了傳統(tǒng)的操作工藝，實(shí)現(xiàn)了一鍵順序啟?？刂?，并實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，實(shí)現(xiàn)了對(duì)煤礦生產(chǎn)過程的檢測(cè)、控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理和決策，確保生產(chǎn)安全。

（2） 設(shè)備操作工轉(zhuǎn)變?yōu)檠矙z工，主運(yùn)膠帶輸送機(jī)由原來的6 人，減到3 人（1 名監(jiān)控工、2 名巡檢工），降低50%，降低了員工作業(yè)強(qiáng)度，改善了工作環(huán)境。

（3） 工作面設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備生產(chǎn)過程的微小異常，提前預(yù)警，使小的問題及時(shí)得到處理，減少了設(shè)備的非計(jì)劃停機(jī)頻率，提高設(shè)備運(yùn)行效率。

（4） 唐山礦業(yè)分公司0291 綜放工作面采煤機(jī)、液壓支架還沒有進(jìn)行自動(dòng)控制，仍采用遙控和手動(dòng)操作，同時(shí)后面放煤、噴塵等也仍然采用人工操作，沒有全面實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。下一步計(jì)劃實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)記憶截煤，在地質(zhì)條件復(fù)雜、頂板破碎時(shí)輔助人工遠(yuǎn)程干預(yù)；液壓支架通過電液控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)支架跟隨采煤機(jī)作業(yè)移架及放煤自動(dòng)化。