帶式輸送機集控系統的實踐應用研究

劉彥廷

(汾西礦業曙光煤礦，山西 呂梁 033000)

山西汾西礦業集團曙光煤礦位于山西省孝義市下柵鄉，設計生產能力為300萬t/年。隨著開采進度的加快，煤礦帶式輸送機的數量正在增加，為實現對帶式輸送機的集中控制管理。公司引進KTC101集控系統來對煤礦井下帶式輸送機進行集中控制管理，并實現對帶式輸送機的多功能保護、監控管理和語音報警等功能，通過環網系統在地面控制調度室進行全面的監控和管理。

1 曙光煤礦帶式輸送機集控系統改造的原因

隨著工作面掘進的推進，曙光煤礦帶式輸送機的數量急增，當前礦區共有各類帶式輸送機21部，在獨立控制的工作狀態下，各帶式輸送機都需要配備相應的人員。這大大增加了煤礦的開采成本。為響應高產高效開采的目標，公司決定對帶式輸送機的自動化控制進行改造。通過對整個礦區帶式輸送機的集中控制來實現煤礦的高效生產，減少井下工作人員的數量，降低工作強度，提高帶式輸送機運輸系統的效率。公司通過認真的考察分析，結合帶式輸送機的具體型號，決定引進KTC101集控系統來對帶式輸送機的自動化控制系統進行改造。

2 KTC101集控系統

2.1 KTC101控制系統結構分析

KTC101集控系統采用的是雙總線結構。一條是內部總線，上位機通過內部總線和各中位機模塊相連，CS1和CS2又通過外部總線和下位機相連。下位機掛接在外部總線上，上位機只和中位機通信，完成信息采集和發出控制指令。CS1、CS2起上下聯系功能，具體的結構示意圖見圖1所示。

2.2 KTC101系統功能簡介

2.2.1 控制功能

通過主控制器的設置，完全可以實現對集控系統內的所有帶式輸送機都進行單獨控制的功能，包括起動、停車、緊急停車和連鎖控制。根據設置模式的不同，各部皮帶可以完成集中統一的啟停，忽略各聯鎖關系進行單獨的啟停，非主控制箱中的啟停和實現單個電機的點動。

圖1 KTC101集控系統結構示意圖

2.2.2 顯示與記錄功能

集控系統中每條帶式輸送機相關設備的運行參數和工礦都能夠在地面集控室內進行顯示，帶式輸送機的各類故障行為也能在地面集控室內進行顯示，同時對于沿線保護還可以自動識別故障位置，能對帶式輸送機的運行情況和參數進行自動記錄，同時也可以具有后期的查詢功能。

2.2.3 保護功能

帶式輸送機運行當中具有配套的堆煤、跑偏、煙霧、環境溫度、縱撕等開關量傳感器及實時檢測的速度保護，用來對帶式輸送機的運行參數進行實時的檢測和監測，通過集控系統的參數設定，能實現其報警和停止的功能。

2.2.4 語音通訊和網絡通信功能

CS1沿線和CS1沿線的擴音電話能完成集控系統的語音通訊功能，可以與帶式輸送機操作位置上的工作人員進行聯絡，地面的集控中心使用E電話實現與皮帶沿線的通訊，為掌握帶式輸送機工作現場的現狀提供了條件。KTC101控制器配備了采用modbus RTU通訊協議的RS232通訊接口。通過網絡通信功能可以將信息傳輸到地面集控中心，完成對帶式輸送機工作現場的監控與遠程控制。

3 帶式輸送機集控系統的實踐應用

2017年2月，曙光煤礦決定使用KTC101控制系統先對八采區的6部帶式輸送機進行集中控制試改造并應用。主控制器安裝于一部皮帶和二部皮帶之間區域，從控制器引出CS1和CS2兩條沿線。其中CS1沿線控制一部皮帶，從CS1沿線敷設拉力電纜至本安輸入輸出（下位機），在此時應該將帶式輸送機的各類保護接入到下位機，然后曳光彈沿線敷設拉力電纜到帶式輸送機的機尾部分。整個沿線都必須設置擴音電話加強語音通信功能。在帶式輸送機機尾敷設KTK101-2-HAIY電話用于接入機尾跑偏保護和縱撕保護，并以終端作為沿線結束。

另外對于CS2沿線主要是起到控制二部、三部、四部、五和六部皮帶，同樣也是CS2沿線敷設拉力電纜至各部皮帶的機頭處下位機將各種保護接入下位機，之后繼續敷設拉力電纜至機尾，沿途敷設擴音電話進行語音通信。同CS1沿線一樣，加設KTK101-2-H A IY電話，并以終端作為沿線結束。

將控制器從CS1沿線將KJS101-E電話串入到沿線當中，此時就能完全地實現地面控制監控調度電話與CS1沿線、CS2沿線的語音通信。將產生的信號收集轉換通過環網就可以傳輸到地面控制監控中心，工作人員可以在調度室內完成對八采區6部帶式輸送機的遠程集中控制。

4 實踐應用效果分析

4.1 實踐應用效果分析

曙光煤礦八采區的6部帶式輸送機采用集中控制試改造并實踐試運行已有半年之久，在這期間帶式輸送機的整體運行穩定，表現良好，實現以了以下的功能和作用：（1）通過KTC101集控系統實現了八采區的6部帶式輸送機的控制自動化。通過地面控制系統的監控主機就能對帶式輸送機的工作狀態進行管理和控制；（2）提高了對帶式輸送機的管理效率。通過地面的集中控制系統就能對6部帶式輸送機統一進行啟動、停止等多方面的操控，能實現各種保護功能與掌握各運行參數；（3）有利于帶式輸送機的維修工作，集中控制系統的信息顯示功能和自動語音報警功能都對維修人員掌握帶式輸送機故障的相關信息提供了便捷，有利于維修人員及時做出正常的維修處理方案。

4.2 經濟效益分析

KTC101集控系統的實踐應用起到了很好的效果，更是產生了很好的經濟效益，減少了開空機時間，節約了電費和設備維修費用。KTC101集控系統的應用，為八采區6部帶式輸送機減少人員15人，從人員工資費用上計算，半年時間可節約工資15×4500×6=40.5萬元。集控系統運行的半年時間內，按每天開機時間節約0.6 h，空機耗電量為660 kW·h，電費0.85元/kW·h計算，半年時間共節約電費0.6×660×0.85×180=6.06萬元。對比前一年同時期的維修費用，半年時間共節約維修人工費和材料費14萬元。綜合以上分析，半年時間內KTC101集控系統的應用為八采區共節約60.56萬元。

5 結論

實踐應用結果證明，KTC101集控系統在曙光煤礦八采區的試運行取得了很好的應用效果，有效地提高了帶式輸送機運行的可靠性和安全性。該集控系統可以在曙光煤礦的帶式輸送機集控系統的改造中全面推廣應用，也可以為其他煤礦帶式輸送機的集控系統的改造方案提供參考。