大陽(yáng)泉煤礦膠帶自動(dòng)化控制改造方案研究

郗成龍

（山西省陽(yáng)泉市大陽(yáng)泉煤炭有限責(zé)任公司，山西 陽(yáng)泉 045000）

帶式輸送機(jī)是煤礦最重要的運(yùn)輸系統(tǒng)，一旦發(fā)生故障就會(huì)影響到煤礦的生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)。根據(jù)大陽(yáng)泉煤礦數(shù)字化礦山建設(shè)的相關(guān)要求和規(guī)劃，原來(lái)的帶式輸送機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)已無(wú)法滿足井下生產(chǎn)運(yùn)輸?shù)男枰?，必須?duì)其進(jìn)行相應(yīng)的自動(dòng)化控制改造，通過(guò)對(duì)技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的升級(jí)，對(duì)主運(yùn)輸系統(tǒng)的帶式輸送機(jī)加強(qiáng)統(tǒng)一的檢測(cè)、管理和控制，從而加強(qiáng)對(duì)大陽(yáng)泉煤礦主運(yùn)輸系統(tǒng)的運(yùn)輸能力的控制，保障該煤礦實(shí)現(xiàn)高效高產(chǎn)安全生產(chǎn)。

1 工程概況

大陽(yáng)泉煤礦位于山西省陽(yáng)泉市義井鄉(xiāng)西峪村，年生產(chǎn)能力120萬(wàn)t，該煤礦運(yùn)輸膠帶一共4條：主井提升膠帶1條（2400m），15#采區(qū)膠帶1條（2300m），12#采區(qū)2條（1800m、200m），剩下的為工作面運(yùn)輸膠帶，現(xiàn)在主要有8130工作面，8120進(jìn)風(fēng)、8120回風(fēng)、8135進(jìn)風(fēng)使用15#膠帶運(yùn)輸；8120高抽巷、8135低抽巷、8135高抽巷使用12#膠帶運(yùn)輸。

本次膠帶運(yùn)輸自動(dòng)化控制系統(tǒng)改造范圍：主井1部主平硐平面彎曲帶式輸送機(jī)，15#采區(qū)1部帶式輸送機(jī)，12#采區(qū)2條帶式輸送機(jī)。主膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)備的改造范圍分析：（1）1部主平硐平面彎曲帶式輸送機(jī)，長(zhǎng)2400m，4×500kW，頭部驅(qū)動(dòng)；（2）5#采區(qū)1部帶式輸送機(jī)，長(zhǎng)2300m，4×450kW；（3）12#采區(qū)上原煤倉(cāng)帶式輸送機(jī)，長(zhǎng)220m，250kW，頭部驅(qū)動(dòng)；（4）12#采區(qū)1部帶式輸送機(jī)，長(zhǎng)1800m，3×325kW，頭部驅(qū)動(dòng)。上述4種改造范圍內(nèi)的膠帶運(yùn)輸機(jī)均采用調(diào)速型液力耦合器進(jìn)行膠帶啟動(dòng)。

2 膠帶運(yùn)輸自動(dòng)化控制系統(tǒng)改造方案

選用天津華寧生產(chǎn)的KTC101膠帶綜保系統(tǒng)來(lái)替代原來(lái)的膠帶運(yùn)輸保護(hù)系統(tǒng)。該膠帶綜保系統(tǒng)可以對(duì)膠帶進(jìn)行各類情況的檢測(cè)，包括縱撕、跑偏、溫度、速度、超溫灑水等情況。同時(shí)可以提供相應(yīng)的語(yǔ)音播報(bào)和報(bào)警，帶式輸送機(jī)每100m距離就安裝一臺(tái)擴(kuò)音閉鎖電話。

主井提升膠帶1條，15#采區(qū)1部帶式輸送機(jī)，12#采區(qū)2條帶式輸送機(jī)選用圳市普中科技有限公司生產(chǎn)的Q系列PLC控制器。Q系列PLC控制器內(nèi)置太網(wǎng)功能，可以就近接入環(huán)網(wǎng)，從而對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。帶式輸送機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)采集后通過(guò)環(huán)網(wǎng)傳輸?shù)降孛嬲{(diào)度中心，統(tǒng)一進(jìn)行相應(yīng)的檢測(cè)和控制管理。

1部主平硐平面彎曲帶式輸送機(jī)機(jī)頭分別安裝徐州博林高新技術(shù)公司生產(chǎn)的KJJ102監(jiān)控主站和監(jiān)控分站。同時(shí)在監(jiān)控主站上安裝一塊MODBUS轉(zhuǎn)換模塊實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸。KTC101控制器采集數(shù)據(jù)，并通過(guò)Q系列PLC控制器將數(shù)據(jù)傳遞到地面調(diào)度中心。

15#采區(qū)1部帶式輸送機(jī)選用羅克韋爾SLC500系列控制器，加通訊模塊和天津華寧的控制器進(jìn)行通訊，其他PLC配置保持不變，主站加通訊模塊和KTC101-Z型控制器通訊，通過(guò)Q系列PLC控制器將數(shù)據(jù)傳遞到地面調(diào)度中心。

12#采區(qū)2條帶式輸送機(jī)選用上海勵(lì)輝科技自動(dòng)化公司提供的CP343-1IT以太網(wǎng)通訊模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)通訊，再將相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息傳遞到地面調(diào)度中心。

3 膠帶自動(dòng)化控制系統(tǒng)功能

通過(guò)對(duì)大陽(yáng)泉煤礦膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)原有自動(dòng)化控制的改造，操作人員在地面調(diào)度中心機(jī)房就能實(shí)現(xiàn)以下功能。

啟動(dòng)控制：當(dāng)檢測(cè)到分選流程的膠帶和設(shè)備處于適當(dāng)狀態(tài)，煤倉(cāng)煤位也處在適當(dāng)位置，在控制系統(tǒng)中選擇帶式輸送機(jī)系統(tǒng)的自動(dòng)控制模式，點(diǎn)擊系統(tǒng)啟動(dòng)命令就可以實(shí)現(xiàn)主運(yùn)輸系統(tǒng)帶式輸送機(jī)的啟動(dòng)。另外在閉鎖條件下，可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行逐一啟動(dòng)，也可以在手動(dòng)控制狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)設(shè)備的單獨(dú)啟停。

停止控制功能：停止控制功能有三種實(shí)現(xiàn)途徑。（1）自動(dòng)停車(chē)。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到工作時(shí)間和煤倉(cāng)堆煤高度到了事先設(shè)定的數(shù)值限度就可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)停車(chē)；（2）人為停車(chē)。工作人員可以就地或遠(yuǎn)程通過(guò)按下停止按鈕實(shí)現(xiàn)人為停車(chē)；（3）故障停車(chē)。當(dāng)檢測(cè)到帶式輸送機(jī)在運(yùn)輸過(guò)程有膠帶跑偏及撕裂等故障發(fā)生后，系統(tǒng)就會(huì)因故障問(wèn)題啟動(dòng)故障停車(chē)。

故障自診斷及保護(hù)功能：系統(tǒng)能對(duì)帶式輸送機(jī)的故障類型進(jìn)行準(zhǔn)確的判定，并提供準(zhǔn)確的位置，同時(shí)還可以采用語(yǔ)音和圖像的方式加以查看。

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和報(bào)表管理：可以對(duì)所有帶式輸送機(jī)的啟/停、運(yùn)行、故障等情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的記錄，并進(jìn)行相應(yīng)的儲(chǔ)存以備后期查看。能夠自動(dòng)地對(duì)運(yùn)行日志報(bào)表和生產(chǎn)報(bào)表進(jìn)行生成，能夠?qū)崟r(shí)對(duì)煤倉(cāng)倉(cāng)位、溫度等數(shù)據(jù)信息進(jìn)行記錄。

4 實(shí)施效果分析

2016年5月30日，大陽(yáng)泉煤礦膠帶自動(dòng)化控制系統(tǒng)改造項(xiàng)目完成并通過(guò)驗(yàn)收，從2016年6月1日正式實(shí)施。目前實(shí)施效果較好，主要體現(xiàn)在以下幾方面：（1）實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，節(jié)約人工開(kāi)支。通過(guò)本次帶式輸送機(jī)自動(dòng)化控制的改造后，該煤礦在地面調(diào)度中心機(jī)房就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)主運(yùn)輸系統(tǒng)的帶式輸送機(jī)電設(shè)備進(jìn)行集中監(jiān)測(cè)、監(jiān)控和管理等工作，可以對(duì)帶式輸送機(jī)的故障發(fā)生情況進(jìn)行了解和掌握，從而進(jìn)行相應(yīng)的維修和維護(hù)。該煤礦減少了各帶式輸送機(jī)工作崗位人員共40名，同時(shí)降低了作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守后，膠帶運(yùn)輸方面人員開(kāi)支每年節(jié)約200萬(wàn)元，有效地降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本。（2）提高了數(shù)據(jù)精度，降低了數(shù)據(jù)誤差，當(dāng)前已實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)誤差控制在4%以內(nèi)。準(zhǔn)確、安全、快捷的自動(dòng)化傳輸能力滿足了該煤礦的生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)。

5 結(jié)語(yǔ)

本文以大陽(yáng)泉煤礦為研究對(duì)象，進(jìn)行了膠帶自動(dòng)化控制系統(tǒng)改造方案的研究。將帶式輸送機(jī)操作、監(jiān)控等功能整合在一起，全部都集中在地面調(diào)度中心機(jī)房進(jìn)行操作。本次改造方案能實(shí)現(xiàn)該煤礦帶式輸送機(jī)運(yùn)輸?shù)臒o(wú)人值守，減少帶式輸送機(jī)崗位的人員數(shù)量。實(shí)踐效果表明本次改造取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，改造方案合理切實(shí)可行。