多繩摩擦式混合提升系統遠程集中控制的研究與應用

莊維遜，許正輝，朱 超

（云南馳宏鋅鍺股份有限公司會澤礦業分公司，云南 曲靖 655000）

國外提升系統遠程集中控制起步較早，近幾年國內多家企業也不斷通過改造實現遠程集中控制，該礦業公司結合自身情況，針對多繩摩擦式（箕斗/罐籠）混合提升展開研究，通過對控制系統、監控系統、網絡通訊系統、遠程集中控制系統深入分析與實踐，逐步實現提升機遠程集中控制，達到減少操作人員勞動強度，提高運輸效率、減少安全風險目的。

1 項目背景

某礦業公司開采深度已達到1500m以上，井下運輸主要包括提升機運輸系統、平面有軌運輸系統及無軌運輸系統，提升運輸系統包括多臺套多繩摩擦式提升機及纏繞式提升機，點多面廣、較為分散。多繩摩擦式混合提升機是該礦業公司的咽喉要道，肩負著整個井下礦石、渣石、人員、材料等的運輸任務，其中1#、2#立井多繩摩擦式相距2公里，1#豎井至3#豎井3.5公里，加之已建井16年，大部分電氣元器件老化、自動化程度低、管理分散、風險高、勞動強度大。

2 技術路線

多繩摩擦式混合提升系統要實現地表遠程集中控制，完成操作人員1人操控多臺套提升機，結合系統現狀，通過長期探索和實踐，需要著手對以下問題進行思考：控制系統自動化程度的提高、監控系統的完善、網絡通信架構的建設、遠程集中控制系統的搭建及管理模式的優化等。

3 技術研究與應用

3.1 控制系統應具備的功能及保護

對提升機主控系統進行改造，更換老化電氣元器件，完善提升機電機主風機變頻保護（含溫度、風量、風速聯鎖控制）、井筒位置同步保護等，使其具備混合（箕斗、罐籠）提升機本質安全（安全回路、電氣停車、連鎖閉鎖等）應有的保護及控制功能，控制系統可對相關安全報警進行風險級別管理，可根據安全風險的等級實現緊急制動、電氣停車，同時減少故障率的發生。同時提升機控制系統還應實現自動、半自動、手動、緊急模式運行方式，箕斗自動運行模式下：操作人員不參與操作，遠程選擇相應卸載倉、裝載振動臺、提升機自動運行模式，裝礦站按邏輯順序自動啟動皮帶運輸機、振動臺后，皮帶運輸機向計量斗裝礦至設定噸位后停止振動放礦機及皮帶，當箕斗自動運行到達裝載站時，計量斗、溜嘴伸出向箕斗裝礦，完畢后收回溜嘴及計量斗，箕斗自動運行至卸載站卸礦，完成單次自動循環運行，當出現卸載站料位高、裝載站料位低時或異常故障時，提升機自動停止運行；半自動模式下：由把鉤人員選擇接送中段，提升機罐籠自動運行至相應中段停止；手動模式下：由操作人員根據信號控制提升機；緊急模式下，可由授權人員判斷故障，根據實際情況運行和旁路故障進行處理。進一步完善裝卸載站料位監測、防堵礦設施、劃皮帶保護、振動放礦機開閉保護等，實現裝載站井口操作遠程控制，撤出裝載站操作人員。

3.2 監控系統的完善

應具備與設備工作狀態有關的監測：模式監測（箕斗/罐籠、提人/物/檢修等）、速度監測（連續速度監測、逐點速度監測、過速監測、鋼絲繩打滑監測等）；行程監測（過卷、后備過卷監測、減速點監測、停車點監測、同步檢測）；設備工作狀態監測（高低壓供電系統及變壓器溫度監測、絕緣監測、快開工作狀態監測、接地故障監測、主電機電樞回路及溫度監測、冷卻通風系統監測、調速系統監測、主控PLC工作狀態監測、繼電回路監測、深指監測、液壓制動系統監測、閘瓦磨損及溫度監測、潤滑系統故障監測、軸承溫度監測、尾繩監測、裝卸載站設備運行狀態監測等）；統計分析數據監測（能源數據、生產報表、提升次數、故障分類統計等）。同時視頻監控覆蓋設備關鍵部位各點，能根據提升機運行狀態自動/手動切換監控畫面。

3.3 網絡通信架構的建設

通信系統采用光纖傳輸，且為千兆環網通信；遠程控制系統網絡采用“大環套小環”形式，遠程控制室采用該礦業公司大環網通訊網絡（視頻信號及控制信號獨立分開，確保遠程操作的信號延時保證的1ms以內），各臺套提升機設備信號系統采用ProfiNet通訊方式，在此大環網上搭建獨立環網通訊控制（信號通訊出現單線故障時，不影響系統運行），同時在集中控制系統建立數據交換區，實現集控網絡與就地提升機控制系統的通訊及數據傳輸，提高信號采集的抗干擾性、動作狀態的準確性。建立語音對講通訊系統，實現遠程控制室與就地的聯絡電話功能和語音對講功能。光纖環網通訊系統及提升機環網通訊如下圖所示。

圖1 光纖環網通訊系統及提升機環網通訊圖

圖2 遠程集控操作平臺示意圖

3.4 遠程集中控制系統

遠程集中控制系統是多繩摩擦式混合提升機全程智能化控制終端，將多臺提升設備建立高標準的集中控制、管理和現場監視的提升信集閉系統，實現1人控制多臺提升設備。在控制中心搭建集中化控制總站，各提升機控制終端建立分站，設立切換監視系統及多級操作系統，使整體礦井提升系統實現多級安全控制。遠程集中控制系統應具有本地控制同樣的控制功能和可視化系統，遠程控制、本地操作臺控制以及就地手動操作均具備連鎖互鎖功能，防止出現信號給定干擾。操作優先級以車房為最高優先級，遠程控制系統為低優先級，即任一個系統選擇開關處于就地操作位置時，系統均只能為就地操作，遠程控制系統的所有操作均不起作用只能進行實時監測，且出現網絡故障，各子系統能獨立正常運行。集控操作平臺如下圖所示。

3.5 管理模式的優化

將運送人員、材料調整控制在早班，由遠程集中控制系統操作人員及把鉤人員同時完成提升任務；中夜班渣石及礦石運輸，取消裝載站操作人員，由遠程集中控制系統操作1人監控多臺套提升機運作。原系統富余人員作為新的維護形式，進行定期巡檢，保證設備的安全運行。

3.6 預期應用效果

通過以上設計思路，系統集成完畢后，能實現地表遠程操作人員1人監控多臺套多繩摩擦混合提升機運行，且在遠程提礦、渣自動運行模式下，系統能根據監測情況，在選擇時間段和自動模式下，多臺套提升機能自由分配運行裝卸載任務，并實現各類數據存儲和發布，在任何時間地點，通過用戶終端打開相應的網頁就可實現對礦山提升系統運行狀況的查看和生產指導。

4 結語

本文通過對多繩摩擦式混合提升系統遠程集中控制的研究，論述了設計思路和解決方案，其成功運用，對礦井混合提升運輸系統遠程集中控制提供一種系統解決思路，同時能實現礦山提升運輸系統的的運行數據網絡化集中管理、共享，有效提高運輸效率、減少安全風險、降低人力成本、提升自動化控制水平。