煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用

卞希偉

摘要：表示堅(jiān)決響應(yīng)各國(guó)大力發(fā)展煤炭發(fā)電廠，促進(jìn)煤炭工業(yè)轉(zhuǎn)型，確保煤炭發(fā)電廠的安全和效率，建立高效智能礦山，制定安全礦山的基本運(yùn)作概念，并在晉城建立智能礦山試點(diǎn)項(xiàng)目，逐步將機(jī)械式、自動(dòng)化和信息豐富的研究成果引入煤炭開(kāi)發(fā)生產(chǎn)系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)一個(gè)由氣體排放、通風(fēng)、主要運(yùn)輸、輔助運(yùn)輸?shù)劝藗€(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行綜合控制的煤炭監(jiān)測(cè)和自動(dòng)化平臺(tái)

關(guān)鍵詞：煤礦;自動(dòng)化系統(tǒng);應(yīng)用;

引言

在煤炭礦井等井下活動(dòng)中，最重要的施工工程是排出井下涌水，這要求排水系統(tǒng)必須萬(wàn)無(wú)一失、可靠和安全，能順利、完全地將地下水排出地面。水泵控制系統(tǒng)作為井下排水系統(tǒng)不可或缺的系統(tǒng)，關(guān)系到后面對(duì)煤礦井的開(kāi)采，其技術(shù)亟需提高，以提高總體礦井的開(kāi)采速率和效率。而老式傳統(tǒng)井下水泵仍然以人工為主，使用的控制系統(tǒng)復(fù)雜紛繁、功能損耗大，不僅僅不能有效提高效率，而且提高了開(kāi)采的成本，不利于礦井科技的發(fā)展。因此，井下水泵系統(tǒng)亟需向自動(dòng)化、去人工化靠攏發(fā)展。

1煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

綜合自動(dòng)化燃煤電廠的設(shè)計(jì)著重于創(chuàng)新與可靠性、適用性與易用性、透明度與控制、網(wǎng)絡(luò)化與共享、可擴(kuò)展性與發(fā)展等原則，采用為未來(lái)發(fā)展而設(shè)計(jì)的先進(jìn)設(shè)計(jì)理念，采用先進(jìn)的技術(shù)方法構(gòu)建全面、自動(dòng)化的軟件平臺(tái)。利用環(huán)行交叉口系統(tǒng)有效地集成和組織整合數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的綜合分析。這包括氣泵、電源監(jiān)控系統(tǒng)、空氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、主風(fēng)扇系統(tǒng)、泵自動(dòng)化系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控。此外，中心和配送中心允許對(duì)井筒上下施工現(xiàn)場(chǎng)的肢體、設(shè)施和人員進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以確保統(tǒng)一的煤層開(kāi)采。

2自動(dòng)化控制系統(tǒng)原理與組成

煤礦井下水泵控制系統(tǒng)不僅需要人工控制，更需要時(shí)時(shí)刻刻有自動(dòng)監(jiān)測(cè)等的功能。在整一個(gè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)內(nèi)，最重要的是PLC控制器。它能夠?qū)γ旱V井下所有數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控管理，并自動(dòng)分析然后依據(jù)結(jié)果對(duì)水泵運(yùn)行發(fā)布命令。該可編程邏輯控制器不僅僅能夠發(fā)出與控制臺(tái)相同的指令，也能對(duì)其他有關(guān)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)控制，并通過(guò)以太網(wǎng)把具體數(shù)據(jù)與狀況反饋到監(jiān)控中心，與監(jiān)控中心鏈接。地面控制中心：設(shè)置在調(diào)控中心內(nèi)部的地面控制中心是自動(dòng)化排水系統(tǒng)的核心，它選擇工控機(jī)作為操控臺(tái)，不僅僅接收數(shù)據(jù)并對(duì)礦井下有關(guān)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，而且負(fù)責(zé)向控制器中傳輸相關(guān)的數(shù)據(jù)和具體狀態(tài)。通過(guò)以太網(wǎng)，地面控制中心能實(shí)現(xiàn)與其他網(wǎng)絡(luò)控制中心或監(jiān)測(cè)分站實(shí)現(xiàn)控制與鏈接。在中國(guó)一些礦井中的以太網(wǎng)絡(luò)中心高效且快速，已到達(dá)千兆以上，完美適應(yīng)了數(shù)字化礦山的開(kāi)拓概念。水倉(cāng)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)：按照類型劃分，我國(guó)煤礦井排水水倉(cāng)類型可以劃分為小型水倉(cāng)和中轉(zhuǎn)水倉(cāng)。小型水倉(cāng)與中轉(zhuǎn)水倉(cāng)連接，當(dāng)小型水倉(cāng)的積水達(dá)到閾值之后，小型水倉(cāng)中的積水將會(huì)通過(guò)水泵排到中轉(zhuǎn)水倉(cāng)之中，當(dāng)中轉(zhuǎn)水倉(cāng)的積水達(dá)到閾值之后，又將通過(guò)水泵把中轉(zhuǎn)水倉(cāng)中的水抽向主水倉(cāng)。

3自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1供電自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

當(dāng)前礦井大多采用綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，如礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)、生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)、通風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)等，不斷推進(jìn)礦井作業(yè)的自動(dòng)化和信息化水平。礦井井下供電自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的功能要求方面，礦井井下電氣設(shè)備實(shí)現(xiàn)了過(guò)電流保護(hù)、漏電保護(hù)、保護(hù)接地三大保護(hù)，其過(guò)電流保護(hù)是指電氣設(shè)備和電纜的電流超出其額定電流，降低電氣設(shè)備和電纜出現(xiàn)短路、過(guò)負(fù)荷、斷相等過(guò)流故障幾率。漏電保護(hù)主要是對(duì)電網(wǎng)集中性漏電和分散性漏電的保護(hù);保護(hù)接地是采用導(dǎo)線將電氣設(shè)備金屬外殼和框架與埋在地下的接地極相連，實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備的保護(hù)。礦井井下供配電設(shè)備及綜合保護(hù)器的功能要求主要體現(xiàn)于以下方面：一是選擇性。保護(hù)裝置要具有動(dòng)作的選擇性，能夠合理地選用保護(hù)方式，正確整定計(jì)算和調(diào)整試驗(yàn)，較好地保證無(wú)故障設(shè)備繼續(xù)運(yùn)行，最大程度縮減停電范圍。二是快速性。在電力系統(tǒng)的短路故障下，有極大的短路電流，使系統(tǒng)電壓大幅下降，影響系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定可靠性。對(duì)此可以采用井下供配電設(shè)備和綜合保護(hù)器快速切除故障設(shè)備，保證非故障部分的正常穩(wěn)定運(yùn)行。三是靈敏性。保護(hù)裝置要具有足夠的靈敏性，能夠在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)進(jìn)行保護(hù)。四是可靠性。保護(hù)裝置要正確反映保護(hù)范圍內(nèi)的正常運(yùn)行和故障狀態(tài)，保證做到不誤動(dòng)和不拒動(dòng)。五是防越級(jí)跳閘。注重開(kāi)關(guān)及保護(hù)設(shè)備的選型，要選取相同型號(hào)的開(kāi)關(guān)及保護(hù)接線方式，避免保護(hù)方式不同而導(dǎo)致開(kāi)關(guān)誤跳閘的問(wèn)題。

3.2排水系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)計(jì)

井下排水系統(tǒng)自動(dòng)化軟件設(shè)計(jì)：軟件設(shè)計(jì)操作方式：由于煤礦是全自動(dòng)化設(shè)計(jì)，故對(duì)軟件設(shè)計(jì)要求較高，需要萬(wàn)無(wú)一失的設(shè)計(jì)。本文采用的設(shè)計(jì)方案是PLC系統(tǒng)，OLC設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)符合井下排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并結(jié)合煤礦井下的情況，具體問(wèn)題具體分析，要求在操作時(shí)候能夠根據(jù)具體情況作出不同的回應(yīng)。應(yīng)當(dāng)注意的是，在設(shè)計(jì)該軟件系統(tǒng)時(shí)候，只有水泵處于停運(yùn)的狀態(tài)，即水泵無(wú)法工作狀態(tài)，才能更換其他操作方式，若在水泵沒(méi)有停運(yùn)的時(shí)候便更換其他操作方式，該系統(tǒng)應(yīng)該及時(shí)提醒警示工作人員操作方式的變換，再進(jìn)行下一步的操作，防止對(duì)水泵造成更大的傷害。井下排水自動(dòng)化系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)：煤礦井下排水系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)沒(méi)有軟件設(shè)計(jì)那么復(fù)雜，首先對(duì)PLC進(jìn)行選型應(yīng)用，應(yīng)該根據(jù)井下情況對(duì)PLC類型進(jìn)行選用。其次，要確保傳感器分配設(shè)計(jì)有效，傳感器對(duì)井下自動(dòng)排水具有較大的影響，好的傳感器能提高排水系統(tǒng)的效率。

3.3煤礦通風(fēng)系統(tǒng)自動(dòng)化控制

自動(dòng)化技術(shù)在煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中的應(yīng)用，需要以大量的信息數(shù)據(jù)為支撐。同時(shí)，各項(xiàng)數(shù)據(jù)的采集需要重視信息的有效性，因此，這就需要強(qiáng)化對(duì)數(shù)據(jù)信息監(jiān)測(cè)設(shè)備的管理工作，使用信息數(shù)據(jù)來(lái)完成全方位的技術(shù)處理工作，從而提供正確的處理反應(yīng)，以此來(lái)強(qiáng)化通風(fēng)系統(tǒng)的執(zhí)行能力。并且應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況，開(kāi)展針對(duì)性的調(diào)控處理工作，結(jié)合監(jiān)測(cè)信息數(shù)據(jù)，將各項(xiàng)有效數(shù)據(jù)傳遞到傳感器元件中，強(qiáng)化與煤礦礦井中各個(gè)區(qū)域之間數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)聯(lián)系，從而形成統(tǒng)一的整體。將數(shù)據(jù)應(yīng)用于通風(fēng)系統(tǒng)中，對(duì)于數(shù)據(jù)的處理也應(yīng)該做到及時(shí)準(zhǔn)確。目前在采集數(shù)據(jù)的過(guò)程中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)工作的開(kāi)展需要充分考慮到礦井中的空氣變化，空氣成分，礦井中的風(fēng)壓風(fēng)速以及礦井中溫度等方面的因素。為了能夠有效提升通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行效率，就需要強(qiáng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的及時(shí)性，以便在遇到問(wèn)題的時(shí)候能夠及時(shí)反饋到主機(jī)，并且針對(duì)具體問(wèn)題提出解決方案，使整個(gè)通風(fēng)系統(tǒng)處于穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。

結(jié)束語(yǔ)

自動(dòng)化碳水化合物系統(tǒng)打破了對(duì)大型系統(tǒng)信息的“孤島”管理，允許共享礦山信息，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)礦山的統(tǒng)一布局和合作，從而改變了傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式，這主要是為了滿足燃煤電廠的迫切安全需求，同時(shí)也符合經(jīng)濟(jì)效益。（1）通過(guò)大型系統(tǒng)的自動(dòng)探測(cè)、控制和報(bào)警等功能，縮短了手工規(guī)劃的時(shí)間差，大大提高了地雷的反應(yīng)和清除能力。（2）通過(guò)自動(dòng)化操作參數(shù)的實(shí)時(shí)運(yùn)行、關(guān)鍵系統(tǒng)組件的故障排除和處置，減少了關(guān)鍵崗位人員，進(jìn)一步貫徹“無(wú)人值守安裝、建設(shè)高效智能礦山”的理念。

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