西曲礦井下主運煤遠程控制系統的實踐

李慧賓

（西山煤電集團西曲礦，山西 古交 030200）

1 工程概況

西山煤電集團西曲礦主運煤系統包含8 條帶式輸送機和3 臺給煤機，運輸線全長4425m。該煤礦原煤運輸路線長、環節多、運行時間長，主運煤系統生產現狀不容樂觀。因此對礦主運煤系統進行了遠程集中控制系統的改造建設，建設對象如表1 所示。

該煤礦主運煤原控制系統設備繁雜，設備之間不能有效兼容，因此各部帶式輸送機之間無法形成自動聯鎖。由于機道運行環境差、投入運行時間長致使部分帶式輸送機控制系統故障現象頻出，表現為語音對講裝置損壞、保護誤動作等。

改造優化帶式輸送機集中控制系統可對二坑帶式輸送機、給煤機等設備實現遠程集中控制，可以大幅度提高煤炭運輸系統的管理水平和運行效率，并且帶式輸送機運行與給煤機運行實現了聯鎖。膠帶集控系統包含膠帶各種保護，設備發生故障能自動進行報警并及時維修，提高運行的安全性。改造后的遠程集中控制方式可直接由主控機房控制膠帶啟動停止，也可實現帶式輸送機出現緊急故障時自動發出急停指令，實現膠帶運輸系統現場崗位的無人值守。

表1 主運煤系統集中控制對象具體參數

2 主運煤系統集中控制的建設

2.1 KJ161型礦用膠帶輸送機監控系統的應用

K161 型礦用膠帶運輸監控系統是基于現場總線的一套新型的膠帶運輸監控系統，該系統具有常規膠帶運輸監控系統的功能，同時具有以下特點：

（1）多種接口方式：系統配置有以太網、RS485 接口，易與其他系統或設備連接，便于擴展。

（2）即插即用：可配置各種檢測保護裝置，采用接插連接方式，可自動識別沿線監測設備的類型、位置。

（3）地面膠帶集控系統、IP 廣播系統和工業電視監控系統構成遠程監控系統，可以在地面上遠程控制井下膠帶，遠程對井下進行擴播喊話，能夠監測各設備的運行狀態、記錄故障等。

2.2 KXT23礦用IP網絡廣播系統的應用

針對該礦網絡廣播系統存在長距離音頻功率傳送布線困難、損耗大、音質不佳、維護管理復雜、互動性能差等問題，開發了基于TCP/IP 協議的KXT23 礦用IP 網絡廣播系統。

2.3 KJ32A型光纖工業電視監視系統

KJ32A 型光纖工業電視監視系統具有防爆、抗低溫、防雷擊等特點。本系統利用光纖作為傳輸介質，前端攝像機具有模擬和數字兩種制式，具有完善的錄像服務、報警服務、網絡代發等功能，可以與其他監控系統聯網進行數據交換。

3 主運煤遠程控制系統的組成

在地面集控室設置2 套研華工控機、組態軟件、IP 擴播軟件和相應的通信設置、硬盤錄像機、視頻顯示器等實現系統的地面集控功能、語音擴播功能和視頻顯示和存儲功能。

在地面設置1 臺千兆交換機、井下設置1 臺礦用隔爆兼本安型千兆交換機實現集控、視頻和語音信號的傳輸。

系統在各帶式輸送機頭設置一臺KJD5 可編程控制機、一臺KDW210 隔爆兼本安電源繼電器箱控制設備的開/停，帶式輸送機機頭配置速度、煙霧、堆煤、溫度、灑水、張力傳感器等保護傳感器；帶式輸送機沿線每100m 處安裝一臺急停閉鎖開關。另外，在各帶式輸送機頭配置一臺KXT23.1A 擴播接口，沿線每100m 處安裝一臺KXT22.2 通信信號裝置分機，在沿線的適當位置安裝跑偏及縱撕傳感器。

煤倉上口配置一臺GUL60 礦用本安型雷達料位計對煤倉煤位進行測量，信號傳輸至可編程控制箱，每個帶式輸送機頭、給煤機落煤點配置一臺攝像頭。

4 主運煤遠程控制系統的功能分析

4.1 膠帶控制系統控制功能

膠帶控制系統具備地面集控、就地自動控制和就地手動工作方式。

（1）地面集控：井下控制站接收來自集控室的啟車和停車指令，自動按順序啟動各膠帶、運行、聯鎖與保護、停車全過程的控制和監測。

（2）就地自動控制：由操作員在帶式輸送機頭根據膠帶工況，一鍵啟停單條膠帶，此時膠帶與前級存在聯鎖關系。

（3）就地手動：此方式為人工手動操作，不需閉鎖，主要用于檢修試車。

控制站均采用可編程控制機作為主控制器，完成帶式輸送機的運行、保護、通信、信號和顯示功能。

4.2 膠帶控制系統顯示功能

（1）帶式輸送機的狀態信號：具有顯示各電機的開停狀態、制動閘的狀態、運行狀態等工況的狀態顯示功能。

（2）顯示帶式輸送機跑偏、閉鎖、縱撕、滾筒超溫、打滑、煙霧、堆煤、灑水、張力下降保護等狀態的顯示和報警功能。

（3）具有對膠帶速度、滾筒溫度、煤倉煤位、膠帶張力等模擬量顯示功能。

（4）膠帶啟車預估、打點聯絡和語音通話功能。

4.3 膠帶控制系統保護功能

系統具有帶式輸送機跑偏、速度檢測、打滑和超速保護、沿線急停閉鎖和故障位置檢測、堆煤檢測、滾筒溫度檢測、自動滅火灑水、煙霧檢測、帶式輸送機縱撕保護等完善的檢測保護功能。

4.4 系統組網功能

本系統可以通過上位機的以太網接口接入礦井自動化平臺，將集控系統數據上傳給自動化平臺進行數據共享。

4.5 礦用IP網絡廣播系統

（1）自動播放功能：系統可按照音頻服務器先設置在終端中的播放列表，自動播放或停止播放存儲在終端存儲卡上的曲目。

（2）聯機功能：配合KXT22.1 和KXT22.2 語音信號裝置，可以實現井上、帶式輸送機頭和沿線的實時對講功能。

4.6 工業電視系統

（1）通過設置在井下帶式輸送機頭的攝像儀，井上集控中心可以觀察到帶式輸送機頭和給煤機的運行狀態。

（2）系統具有存儲視頻圖像功能。

（3）系統有在監視器上分屏、單屏觀察視頻圖像功能。

（4）視頻監控系統配合IP 語音信號裝置可以實現井下膠帶的遠程調度控制。

4.7 主要設備功能及性能

（1）KJD5 礦用本安型可編程控制機可用于有瓦斯及煤塵爆炸危險的煤礦井下。該控制機采用模塊化設計，配置靈活，漢字顯示，語句表、梯形圖編程。

（2）KDW210 型礦用隔爆兼本安電源繼電器箱適用于煤礦井下，為KJD5 礦用本安型可編程控制機（PLC）或其他礦用監控設備提供本安型電源。

（3）KXT22 語音通信裝置主要實現工作面的語音報警和語音通信功能，實現工作面人員的語音溝通。

（4）GUL60 礦用本安型雷達物位傳感器采用雷達測距原理，用來測量煤倉、水倉等儲料倉的料位高度。

（5）KXT23.1A 礦用本安型IP 網絡廣播終端，主要功能：定時播放廣播、擴音對講、監聽，可與KXT22.1、KXT22.2 擴音裝置聯機通話。

5 效益分析

（1）主運煤遠程控制系統的應用，使得膠帶輸送機運行與給煤機運行實現聯鎖，集中控制系統還包含各種保護，能自動及時發現故障點。設備發生故障時，系統便能顯示出故障情況或發出報警信號，便于及時處理，從而提高主運煤系統運行的安全性。

（2）主運煤系統集中控制的IP 網絡廣播系統配置擴播電話和啟動前的全線語音告警裝置，大大提高了井上調度與井下現場作業人員的協調與溝通能力。且該廣播系統預留了與緊急避險擴播系統串接的端口，縮減了在主運煤系統中緊急避險廣播設備的投入，減少了成本支出。

（3）主運煤系統集中控制系統運行后實現了井下8 條膠帶輸送機和3 臺給煤機的無人值守，在地面集中控制主控機房安排司機進行膠帶輸送機的遠程啟、停操作和遠程監控。可以節約人力工資300 萬元/a。

（4）該煤礦以往主運煤系統為逆煤流啟車，在上次生產班結束后，運輸系統膠帶上的煤炭都已經卸凈，再次啟動的運輸系統從煤炭進入系統到煤炭流出系統需要30~60min，整個下游的膠帶都在空轉等煤，造成了電能消耗和帶式輸送機械磨損。通過對集中控制系統運行邏輯的優化設計，實現了系統的順序閉鎖功能：系統重載按逆煤流啟動，空載也可按順煤流啟動、順煤流停車的集控方式。使用原控制邏輯時主運煤系統月平均耗電量為22 萬度，使用系統重載按逆煤流啟動空載按順煤流啟動、順煤流停車的集控方式后月平均耗電量為19.95萬度。

（5）避免膠帶輸送機無煤空轉，減少對輸送機運轉部位如滾筒和托輥的使用損耗以及膠帶的磨損，延長了零部件及設備的使用壽命，節約了成本。