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        山西某煤礦運輸工藝中集中控制系統(tǒng)的優(yōu)化改造

        2023-01-10 08:24:59孫嘉龍
        機械管理開發(fā) 2022年6期
        關(guān)鍵詞:運輸系統(tǒng)運輸機刮板

        孫嘉龍

        (潞安化工集團能源事業(yè)部通風(fēng)部, 山西 長治 046204)

        引言

        山西某煤礦綜采工作面順槽設(shè)備列車控制臺處設(shè)崗2 人,負(fù)責(zé)查看供電系統(tǒng)工況狀態(tài)、“三機”工作狀態(tài);運輸機機頭處設(shè)崗2 人,負(fù)責(zé)清撿轉(zhuǎn)載機大塊煤,防止大塊煤堆積導(dǎo)致運輸機、轉(zhuǎn)載機停運;在皮帶機尾馬蒂爾處設(shè)崗2 人,檢查皮帶工況,及時人工調(diào)整馬蒂爾姿態(tài),防止跑偏撒煤;順槽皮帶運輸機處設(shè)崗2 人,負(fù)責(zé)順槽皮帶運輸機就地啟停,同時觀察皮帶運輸機運行狀況。綜合分析這些崗位,均存在占用崗位人員多、工作環(huán)境惡劣、粉塵大、噪聲超標(biāo)的特點,給員工的身心健康造成較大影響;并且這些崗位都可以通過集中控制系統(tǒng)實現(xiàn)自動化控制,達(dá)到降本增效、減員增效、本質(zhì)安全的目的。

        1 山西某煤礦集中控制系統(tǒng)概述

        山西某煤礦是山西潞安集團下屬的一座以采礦、洗選為主的特大型礦井,生產(chǎn)能力400 萬t/年,附設(shè)一座300 萬t/年選煤廠。礦井井田位于潞安礦區(qū)中東部,地跨長治郊區(qū)、潞城市、襄垣縣三個行政區(qū),開拓方式為斜井開拓,主采煤層為3 號煤層,煤種具有低硫、低灰、低磷、高熱值的“三低一高”特性。集中控制系統(tǒng)項目現(xiàn)場情況如下:工作面采煤方式為放頂煤,采用前后部刮板運輸機運輸;工作面長度190~250 m,工作面采高3.3 m,工作面傾斜度±5°,運輸順槽長度1500 m;皮帶運輸機驅(qū)動為2×315 W 或2×400 W電機,工作面端頭到設(shè)備列車長50 m;設(shè)備列車安裝方式為地軌或者懸吊式,刮板運輸機溜槽寬度為830 mm,轉(zhuǎn)載機溜槽寬度為960 mm,設(shè)備列車每節(jié)長度為6 m。

        2 集中控制系統(tǒng)改造要求

        1)實現(xiàn)綜采工作面前部刮板運輸機、后部刮板運輸機、轉(zhuǎn)載機、破碎機、皮帶運輸機協(xié)調(diào)聯(lián)動控制。

        2)實現(xiàn)刮板運輸機、轉(zhuǎn)載機、破碎機、減速機振動檢測與故障預(yù)警。

        3)實現(xiàn)原有崗位關(guān)鍵位置的視頻監(jiān)控,視頻按需提取,實現(xiàn)靈活的可視化管理。

        4)實現(xiàn)設(shè)備電氣工況數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測,支持多終端實時報警。

        5)實現(xiàn)供配電設(shè)備的實時狀態(tài)監(jiān)測和統(tǒng)一管控。

        6)實現(xiàn)綜采工作面前部刮板運輸機司機、后部刮板運輸機司機、順槽皮帶運輸機司機、電工、轉(zhuǎn)載機司機五崗合一。

        7)設(shè)備列車設(shè)置集控計算機,實現(xiàn)集中顯示控制。

        3 綜采工作面運輸系統(tǒng)集中控制改造方案

        本次方案為該煤礦建設(shè)一套各種通信接口齊全、網(wǎng)絡(luò)通暢及性能穩(wěn)定的工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)平臺,實現(xiàn)對綜采工作面運輸系統(tǒng)集中控制[1-3]。系統(tǒng)架構(gòu)主要分為:網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)、順槽集中控制操作中心、工作面“三機”集控系統(tǒng)、供配電集控系統(tǒng)、順槽皮帶集控系統(tǒng)、其他輔助控制系統(tǒng)。

        3.1 網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)

        有線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通信:通過在工作面架構(gòu)光纜、阻燃網(wǎng)線、一線通,從而實現(xiàn)工作面的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng),將工作面數(shù)據(jù)、視頻通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳輸至集控中心。

        3.2 順槽集中控制操作中心

        順槽集中控制系統(tǒng)是整個自動化綜采工作面運輸控制系統(tǒng)的中心,是所有數(shù)據(jù)與命令的載體。主要負(fù)責(zé)綜采工作面運輸系統(tǒng)配套設(shè)備信息采集、顯示、數(shù)據(jù)匯總、人機對話操作、各子系統(tǒng)自動化協(xié)調(diào)聯(lián)動運行。集控中心由兩臺高性能、高可靠的工業(yè)計算機構(gòu)成,其中一臺負(fù)責(zé)工作面數(shù)據(jù)集中顯示,另外一臺主要負(fù)責(zé)視頻數(shù)據(jù)的顯示。

        3.3 工作面“三機”集控系統(tǒng)

        1)運輸系統(tǒng)具有就地和遠(yuǎn)程控制功能,且就地控制的優(yōu)先級別高于遠(yuǎn)程控制,系統(tǒng)可在順槽集控中心實現(xiàn)一鍵智能啟停運輸。該系統(tǒng)可實時判斷運輸系統(tǒng)各設(shè)備運行工況、上一級聯(lián)動設(shè)備運行狀態(tài),實現(xiàn)運輸系統(tǒng)的智能聯(lián)動管控。

        2)能夠顯示所有的工作面閉鎖信息,方便控制臺集中控制。

        3)通過組合開關(guān)讀取的數(shù)據(jù),顯示刮板運輸機、破碎機、轉(zhuǎn)載機的電流,并時刻觀察設(shè)備的運行情況。

        4)系統(tǒng)具備查看歷史記錄功能,如查看設(shè)備報警記錄、歷史數(shù)據(jù)曲線、歷史操作記錄。

        3.4 供配電集控系統(tǒng)

        1)完成供電系統(tǒng)的連接狀態(tài)顯示,設(shè)備掉線時能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行提示。

        2)能夠顯示高壓側(cè)和低壓側(cè)的運行狀態(tài)、系統(tǒng)電壓、工作電流、額定電流、短路電流、過載電流、移變溫度信息。

        3)控制臺能夠?qū)π畔崿F(xiàn)集中顯示、集中控制,方便使用。

        3.5 順槽皮帶集控系統(tǒng)

        此次自動化改造是針對井下綜采面控制臺、“三機”、供電、順槽皮帶運輸機的改造。通過改造,在順槽設(shè)備列車配置操作室,內(nèi)部放置兩臺防爆計算機[4-5]。在計算機上可以通過控制軟件,控制前部刮板運輸機、后部刮板運輸機、轉(zhuǎn)載機、破碎機、移變、組合開關(guān)、順槽皮帶運輸機,同時在另一臺計算機上通過視頻監(jiān)控畫面監(jiān)測機頭、轉(zhuǎn)載機處是否有大塊煤、堆煤,以及馬蒂爾皮帶是否跑偏、堆煤,給操作人員提供直觀的設(shè)備運行信息。

        項目通過在綜采工作面前部刮板運輸機機頭機尾、轉(zhuǎn)載機、破碎機上配套數(shù)據(jù)采集控制裝置、傳感單元、通信單元,在設(shè)備列車配套順槽集控中心,實現(xiàn)前部刮板運輸機、后部刮板運輸機、轉(zhuǎn)載機、破碎機、順槽皮帶運輸機協(xié)調(diào)聯(lián)動運行,提高運輸效率;實現(xiàn)對設(shè)備工況的實時在線監(jiān)測、故障隱患的即時報警;實現(xiàn)供配電系統(tǒng)遠(yuǎn)程管控。將綜采工作面前部刮板運輸機司機、后部刮板運輸機司機、順槽皮帶運輸機司機、電工、轉(zhuǎn)載機司機五個崗位合并成一個崗位,實現(xiàn)五個崗位工作區(qū)域核心管控。

        3.6 其他輔助控制系統(tǒng)

        3.6.1 泵站集中監(jiān)控系統(tǒng)

        1)在系統(tǒng)具有完善的傳感器的前提下,可以實現(xiàn)乳化液泵站的系統(tǒng)壓力檢測,泵頭油溫檢測、油壓監(jiān)測、水壓監(jiān)測。

        2)具備乳化液泵站遠(yuǎn)程監(jiān)控功能,能夠遠(yuǎn)程啟停增壓泵(如果系統(tǒng)具備)、乳化液泵。

        3)在系統(tǒng)具有完善的傳感器的前提下,可以實現(xiàn)噴霧泵站的系統(tǒng)壓力檢測,泵頭油溫檢測、油壓監(jiān)測、水壓監(jiān)測。

        4)具備噴霧泵站遠(yuǎn)程監(jiān)控功能,能夠遠(yuǎn)程啟停增壓泵(如果系統(tǒng)具備)、噴霧泵。

        3.6.2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

        1)利用安裝在工作面上的防爆攝像頭,遠(yuǎn)程集中監(jiān)控工作面機頭、機尾的信息,隨時利用廣播遠(yuǎn)程提醒工作面存在的問題。

        2)工作面標(biāo)準(zhǔn)配置為4 臺攝像頭,但是還預(yù)留有接口和帶寬,最多可以接入6 部攝像頭的遠(yuǎn)程畫面。

        3)利用攝像頭可以實現(xiàn)禁區(qū)提示、異物識別等功能。

        3.6.3 減速機振動異常檢測

        1)減速機振動異常,利用華夏天信自主開發(fā)的振動傳感器作為核心設(shè)備,傳感器利用磁性吸附在加速機檢測振動表面處,之后便可以檢測振動信號。

        2)振動信號利用CAN 總線通信將數(shù)據(jù)傳輸給防爆計算機,防爆計算機利用數(shù)據(jù)庫保存振動數(shù)據(jù),并且進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,利用大數(shù)據(jù)檢測、分析設(shè)備可能存在的異常[6-8]。

        4 系統(tǒng)實施方案

        在順槽集控中心配套兩臺防爆計算機,1 號計算機實現(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)測和遠(yuǎn)程控制,2 號計算機實現(xiàn)視頻監(jiān)控顯示;在順槽集控中心配套一臺防爆PLC,實現(xiàn)順槽集中控制數(shù)據(jù)采集和處理;在工作面機頭、機尾各安裝一臺防爆攝像頭,實現(xiàn)工作面的遠(yuǎn)程監(jiān)控功能;與華寧主控制器通信,實現(xiàn)工作面“三機”集中控制,將工作面語音通信控制系統(tǒng)接入系統(tǒng),與組合開關(guān)通信實現(xiàn)組合開關(guān)遠(yuǎn)程分合閘、保護(hù)狀態(tài)監(jiān)測、故障告警、運行狀態(tài)監(jiān)測;與移動變電站通信,實現(xiàn)移動變電站高低壓側(cè)運行狀態(tài)、保護(hù)狀態(tài)監(jiān)測、故障預(yù)警;在前后部刮板運輸機減速機、破碎機減速機、轉(zhuǎn)載機減速機安裝振動傳感器,并鋪設(shè)通信線,實現(xiàn)振動數(shù)據(jù)的集中存儲和顯示。

        5 系統(tǒng)改造效果

        實現(xiàn)前后部刮板運輸機、轉(zhuǎn)載機、破碎機、順槽皮帶運輸機一鍵聯(lián)動啟停;實現(xiàn)工作面運輸系統(tǒng)的振動異常保護(hù);實現(xiàn)工作面運輸系統(tǒng)關(guān)鍵部位視頻監(jiān)控功能;通過與組合開關(guān)通信,實現(xiàn)組合開關(guān)運行狀態(tài)監(jiān)測、故障預(yù)警、遠(yuǎn)程分合閘控制;通過與皮帶運輸機變頻器通信,實現(xiàn)對變頻器運行工況的監(jiān)測、故障預(yù)警、遠(yuǎn)程控制;將工作面語音通信控制系統(tǒng)納入本系統(tǒng),實現(xiàn)順槽集中管控;通過與移動變電站通信,實現(xiàn)移變運行狀態(tài)在線監(jiān)測、故障預(yù)警;通過配套相關(guān)拾音器、攝像儀、傳感器、通信信號轉(zhuǎn)換器,代替人員實現(xiàn)對運輸設(shè)備的遠(yuǎn)程管控;將順槽皮帶保護(hù)系統(tǒng)納入本系統(tǒng),實現(xiàn)皮帶集中管控。

        6 結(jié)語

        集中控制系統(tǒng)在該煤礦運輸工藝的應(yīng)用,實現(xiàn)了刮板運輸機、轉(zhuǎn)載機、破碎機、順槽皮帶運輸機的自動化檢測、控制,集成化管控,達(dá)到降本增效、減員增效、本質(zhì)安全的目的。

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