許廠煤礦綜合自動化系統的建設

馬運吉,蘇海飛,戰仕發

(淄博礦業集團公司許廠煤礦, 山東濟寧市 272173)

許廠煤礦綜合自動化系統的建設

馬運吉,蘇海飛,戰仕發

(淄博礦業集團公司許廠煤礦, 山東濟寧市 272173)

介紹了許廠煤礦綜合自動化系統的建設技術特點及使用情況。通過該煤礦綜合自動化系統的應用,許廠煤礦在全國率先實現了井下皮帶機、采區供電、架空乘人裝置的綜合自動控制系統,實現了煤礦設備信息共享,提高了許廠煤礦機電設備水平,保證了安全生產。

綜合自動化系統;皮帶機;采區供電;架空乘人裝置

許廠煤礦地面 1000 M工業以太環網綜合自動化監控系統,在 110 kV變電所、提風機房、調度室機房、機電集控中心機房 (雙節點冗余)共設置了 5個千兆環網節點,采用單模光纜形成環形拓撲網絡,將地面各子系統直接接入環網,并在機電監測監控中心實現了地面子系統的信息集成,實現了主副井提升機系統、110 kV變電站、主風機系統、洗煤廠等重要生產場所運行狀態的實時監測,初步構建了機電集中監控中心。

2008年,在完成地面綜合自動化系統的基礎上,為保證井下設備層控制系統可靠運行,進一步實現系統集成,到 2009年底完成了井下供電、主運輸皮帶、架空乘人裝置 3大子系統和井下MCTP礦用本安型多通道工業以太網綜合接入平臺的安裝調試工作,目前系統已進入試運行階段,根據試運行情況分析,各系統基本上達到了預期的目的。

1 綜合自動化集控平臺

(1)綜合自動化網絡平臺[1]。建立了綜合自動化網絡井下環網部分,主干網絡采用光纖傳輸,提供物理上和邏輯上完全獨立的雙環路光纜傳輸系統;采用二層控制管理體系。在數據傳輸平臺中提供以太網、各類現場總線、各類非標總線的傳輸鏈路,實現控制系統的集中、高速傳輸。

(2)綜合自動化傳輸集成部分。充分利用北京陽光金力的MCTP礦用本安型多通道工業以太網綜合接入器的優勢,通過其豐富的接口、透明傳輸技術,使各子系統實現相互隔離的虛擬通道的傳輸,可以獨立通訊、互不干擾、提高了數據傳輸的可靠性和實時性,不影響原有各子系統的傳輸架構。該接入器能夠把礦井的設備控制層各子系統連接到傳輸集成平臺上,實現各子系統地面控制中心與設備底層之間傳輸集成和信息交換。

(3)綜合自動化數據集成部分。采用符合未來發展潮流的先進技術來構建“綜合自動化數據集成”系統平臺,保證平臺在技術上處于國內的領先地位。系統采用分布式結構,數據集成平臺使用C/S模式。應用基于礦山現場總線的數據采集技術 ,支持 OPC、DDE(NetDDE)、ODBC標準 ,采用實時數據庫技術及組態平臺,將各個子系統現場數據采用數據軟總線技術傳入數據倉庫,形成了綜合自動化數據集成。

2 井下生產控制子系統[2]

2.1 皮帶子系統

我礦皮帶監控子系統采用了天津華寧電子有限公司的 KTC101通訊控制一體化裝置,目前,530一部帶、530二部帶、530三部帶、430強力帶、430輔助帶已完成系統集成接入,投入試運行,完全可以從地面上啟動、停止井下皮帶,井下皮帶的保護信息 (跑偏、速度、煙霧、溫度、堆煤、自動灑水、縱撕保護、煤倉煤位)和運轉狀況 (開停狀態、運行時間、電機電流)可全部上傳到地面上位機。

我礦在皮帶沿線還實現了地面與現場的語音雙向通訊功能,在地面可以向井下皮帶沿線喊話,井下皮帶各擴音電話也可以直接向地面喊話,大大方便了系統的安全運行,為實現井下皮帶無人值守提供了保障。

該皮帶子系統具有以下特點[3]:

(1)井下控制器具有集控、就地、檢修 3種工作方式,將工作方式設置為集控時,所有設備均可由地面上位機實現控制,有利于指揮和控制運輸系統高效運行;

(2)該系統具有遠程啟動、停止、復位和測試功能,具有同煤流方向相互閉鎖功能,實現逆煤流開、順煤流停的工藝流程;

(3)該系統具有故障及閉鎖地址自動尋址功能,沿線的閉鎖、跑偏傳感器具有故障性質和地址識別功能,大大節省了故障處理時間,提高了處理效率。

從試運行狀況看,皮帶機各保護正常,控制系統運行良好。2008年 3月份開始撤除了上述皮帶機的 18位司機,完全實現了無人值守。

2.2 供電子系統[4]

我礦井下高壓電力監控子系統采用了常州自動化研究所生產的 KJ36A型煤礦電力監控系統,現在430車房變電所、430采區變電所、530北翼變電所已完成系統集成接入,完全可以從地面上對井下變電所高防開關進行合閘、分閘、復位操作,能實現“四遙”(遙信、遙測、遙控、遙調)功能,井下高防開關的保護信息和運行狀況 (電壓、電流、有功功率、無功功率、有功電量、無功電量、功率因數、分合閘狀態、保護信息)可全部上傳到地面上位機。

該系統由監控計算機、變電所監控分站、綜合保護單元等組成,采用 3層結構,第 1層為監控計算機,第 2層為電力監控站,第 3層為智能隔爆高壓開關。系統采用工業以太網加現場總線的結構模式。主干信道是以光纖太環網到各變電所,通過網絡交換機的數據接口將變電所開關數據接入主傳輸系統;在變電所內安裝電力監控站,采用現場總線RS485方式采集變電所開關設備的運行參數和狀態,實現就地集中數據監測和設備控制的功能,主站對采集到的信息進行處理,集中上傳到系統主機。

在地面可以讀取井下高防開關的整定定值,還可以把定值修改后直接下傳到井下高防開關,大大方便了供電系統整定工作,改變了以前修改定值需要把高防開關停電、開蓋才能修改定值的局面。該系統具有故障錄波功能,從地面上位機可隨時調出各高防開關的電流電壓波形,為分析解決問題提供了重要依據。

2.3 架空乘人器監控子系統[5]

井下架空乘人器監控系統包括 430回風下山架空乘人裝置、-400回風暗斜井架空乘人裝置、530集中軌道巷架空乘人裝置的監控系統。該系統采用了徐州博林公司生產的 KJD15A礦用控制器作為主控分站,系統由 1個主控箱、3個分控箱組成,分控箱可以顯示系統基本的保護運行狀態、運行時間、有閉鎖定位、起動、停止功能。該系統集控制、狀態顯示、記時自動開車、通訊和起車告警等功能于一體,主要可以實現如下控制功能:

(1)計時減數控制和顯示;

(2)多點閉鎖和閉鎖站點顯示;

(3)打滑保護;

(4)越位保護;

(5)脫繩保護;

(6)故障屏蔽應急方式開車。

經過安裝調試后,目前對井下 3部架空乘人裝置實現了在地面進行啟動、停止、復位操作,在地面監控中心可實時動態模擬顯示系統的整體運行狀態,井下 3部架空乘人裝置的保護狀態信息、運轉信息都反應在地面上位機上,在地面監控中心可實時顯示系統的故障信息(各保護動作后的故障),并發出報警 (故障可屏蔽),為實現井下架空乘人裝置無人值守提供了保障。

該電控系統操作方便、顯示信息齊全,特別是把脫繩分開保護,并加以定位,大大方便了維修人員查找脫繩動作位置,改變了以前一有脫繩保護動作,需要在全長 1500 m的巷道內查找故障點的被動局面。

目前在 3部架空乘人裝置的巷道內安裝了 38臺礦用本安型立體聲音箱,播放系統在地面監控中心,使播放的內容更加靈活多樣,該音箱音質清晰、優美,為職工上下班放松心情和及時傳達上級指示精神提供了平臺。

2008年 3月份開始撤除了以上 3部架空乘人器的 9位司機,完全實現了無人值守。

3 結束語

通過上述所做的工作,提升了礦井的機電管理水平,使許廠煤礦達到了國內一流的高產、高效的現代化礦井水平,使礦井生產安全可靠,有效地預防和及時處理各種突發事故和自然災害;實現了全礦井的數據采集、生產調度、經營管理、決策指揮的網絡化、信息化、科學化。

[1] 張 旭.許廠煤礦綜合自動化報告資料[R].北京:陽光金力科技發展有限公司,2008.

[2]周 偉.分布式智能監控集成系統在淮北礦務局的應用[J].采礦技術,2009,(3):100～102.

[3] 王喜順.許廠煤礦皮帶監控系統報告資料[R].天津:華寧電子有限公司,2007.

[4] 杜清杰.許廠煤礦電力監控系統報告資料[R].常州:天地科技股份有限公司,2008.

[5] 姚 偉.通訊協議在牙輪鉆機變頻調速系統中的應用[J].采礦技術,2009,(6):66～67.

2010-06-14)

馬運吉 (1965-),男,山東淄博人,工程師,從事機電機電一體化工作。