半連續開采9000t/h生產線智能化控制系統的研究

馬兵 薛春蘭

摘 要：本文結合露天礦開采間斷工藝、連續工藝、半連續工藝系統，分析了不同的開采工藝的優缺點，針對半連續開采工藝的控制設備：挖掘機、自移式破碎站、帶式輸送機、排土機、卸料車、等提出了采用上位人機界面+PLC現場總線+整流回饋頻傳組成三級控制系統實現移動式破碎站、帶式輸送機、排土機的智能化控制，通過遙感和GPS定位技術實現自動對中功能，為防止帶式輸送機跑偏、打滑、撕裂采用了硬連鎖控制保證系統運行安全可靠，排土機主要與卸料車配合工作，用來將破碎后的物料有序的排放到廢土廠，PLC實現對各機構變頻電機轉矩與速度的精確控制。

關鍵詞：半連續開采;智能化控制;破碎站;帶式輸送機;排土機

隨著信息技術在礦山生產過程中的應用，礦山系統開始向智能化、自動化、系統化發展。

一、國內外發展現狀及趨勢

為了推動大型露天礦裝備制造業轉型升級、加快我國裝備制造的創新發展和產業化，實現節能高效、綠色環保、智能化開采的的需要，我公司自主研發了半連續開采9000t/h生產線設備，該設備已成功應用于露天礦山用戶，降低了用戶生產成本，結束了我國大型礦用設備長期依賴進口的局面，滿足了露天礦山用戶對該設備大型化、智能化的需求，為我國能源建設和礦產品開發提供了裝備保證。國內的排巖機設備制造商主要是大連重工，其生產的排巖機均為規格較小的排巖機。

國外的主要的半連續開采工藝系統設備制造商為德國的KRUPP公司、德國曼-塔史拉夫公司、瑞典的SANDVIK、英國MMD等國際知名企業。蒂森克虜伯公司生產的自移式破碎站系統（9000t/h自移式破碎站+一體式連接橋+電纜-漏斗車）具有很高的智能化水平，代表了當前已投產的大型露天礦半連續剝離成套裝備的最高水平。

二、半連續開采主要工藝及與其它開采工藝的比較

露天礦開采的經濟效果在很大程度上取決于所采取的開采工藝系統。常用的露天開采工藝系統有：單斗挖掘機-汽車工藝系統（間斷工藝系統）;輪斗挖掘機-帶式輸送機工藝系統（連續工藝）;單斗挖掘機-（汽車）破碎站-帶式輸送機工藝系統（半連續工藝系統）。

間斷工藝系統中挖掘機具有設備價格低、性能可靠、適應性強、作業成本低等特點?？蛇m用于各種不同硬度和粒度的工作條件。但汽車運輸自重能耗高、油料和輪胎消耗量大、維修費用高、單位運輸成本高，適用于較短距離的運輸作業。

連續工藝系統中斗輪挖掘機-帶式輸送機工藝系統中斗輪挖掘機價格昂貴，要求的作業條件苛刻，但由于其挖掘的物料塊度適中，可直接配合帶式輸送機作業，適用于表土和松軟物料的采掘。特別是在長距離運輸情況下優勢更加明顯。

半連續開采工藝吸取了連續開采工藝和間斷開采工藝各自的優點，可實現礦巖運輸的連續作業，擴大生產規模和降低生產成本，目前主要有兩種形式：1）單斗挖掘機-自移式破碎站-帶式輸送機-排土機2）單斗挖掘機-卡車-半移動破碎站-帶式輸送機-排土機。

三、半連續開采主要系統破碎站、帶式輸送機、排土機的智能化控制

大型露天礦用自移式破碎站半連續開采系統主要以下設備：挖掘機、卡車、半移式破碎站、帶式輸送機、排土機、卸料車。

1）9000t/h自移式破碎站智能化控制系統

移動式破碎站系統主要由自移式破碎站、一體式連接橋、電纜漏-斗車及控制系統等組成，其作用是將挖掘機卸載的物料破碎至帶式輸送機可以運輸的粒度，并將破碎后的物料轉載至帶式輸送機至排土場排棄。

移動式破碎站智能控制系統主要由“工控機+PLC+變頻器”組成三級控制系統。

工控機用于實現設備運行監測、自診斷、故障報警與提示，PLC將完成邏輯控制與數據處理功能，是整機電氣系統的核心，同時設有通過遙感和GPS技術定位實現自動對中功能。

破碎站控制系統圖如圖3.1所示：

2）帶式輸送機智能化控制系統

帶式輸送機主要由驅動頭站、輸送機中間架和尾站等組成，其主要功能是：先與上一個工序轉載機配合作業，接受轉來的物料;接著與下一個工序的另外一條地面輸送機配合作業，將物料又轉載給下一條地面輸送機。

帶式輸送機控制系統主要由“工控機+PLC+高壓變頻器”組成。

3）排土機智能化控制系統

排土系統由排土機和卸料車組成，通過和帶式輸送機配合作業，完成物料的排棄。

排土機智能控制系統采用“工控機+PLC+變頻器”組成的三級控制系統;采用了排土機、卸料車、電纜卷筒自動同步協同運行，排料臂自動俯仰，排土機自動短距離行走，遠程控制排土機俯仰、回轉、短距離行走等最新控制技術。排土機控制系統圖如圖3.2所示：

四、結論：

大型露天礦半連續開采工藝的廣泛應用和推廣，可實現礦山開采智能化、生產自動化、管理信息化、工作面數字化、操作少人化，對于提高大型露天礦山生產裝備的智能化水平，從而實現節能高效、綠色環保、安全生產具有重要意義。

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