礦山設(shè)備電氣自動(dòng)化控制

李海敏

（廣西高峰礦業(yè)有限責(zé)任公司，廣西河池 547205）

0 引言

礦山設(shè)備管理中，設(shè)備運(yùn)行效率是極為重要的管理內(nèi)容，信息化時(shí)代為礦產(chǎn)企業(yè)提供了新的發(fā)展機(jī)遇。礦產(chǎn)企業(yè)要實(shí)現(xiàn)礦山設(shè)備運(yùn)行效率的進(jìn)一步提高，必須通過(guò)更新應(yīng)用技術(shù)、轉(zhuǎn)變管理觀念來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量的提高，使設(shè)備生產(chǎn)和運(yùn)行最大限度滿足安全生產(chǎn)和目標(biāo)管理的需求。

1 電氣自動(dòng)化技術(shù)概述

電氣自動(dòng)化技術(shù)的本質(zhì)就是將電氣控制與自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行融合的一種自動(dòng)化控制系統(tǒng)，從電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用角度上看，該技術(shù)主要是通過(guò)計(jì)算機(jī)信息技術(shù)與PLC 的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦山設(shè)備的控制和管理。首先，計(jì)算機(jī)信息化技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)信息有著較為高效的分析和處理功能，幫助工作人員提高信息數(shù)據(jù)的處理效率；其次，PLC 能夠簡(jiǎn)化礦山設(shè)備中的控制體系和控制流程，從而提高礦山設(shè)備的控制效率。電氣自動(dòng)化技術(shù)是在信息化時(shí)代出現(xiàn)的一種新興技術(shù)，主要應(yīng)用于電力系統(tǒng)、礦山設(shè)備的生產(chǎn)運(yùn)行中。與傳統(tǒng)控制技術(shù)相比，電氣自動(dòng)化技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中安全性和穩(wěn)定性都有了質(zhì)的提高。從電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用前景來(lái)看，該技術(shù)適用范圍廣泛，高效的控制效率為其爭(zhēng)取了良好發(fā)展空間，電氣自動(dòng)化技術(shù)具備較為良好的發(fā)展和應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。電氣自動(dòng)化技術(shù)涵蓋了較多分支，包括仿真技術(shù)、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控技術(shù)以及柔性交流電技術(shù)等，應(yīng)在礦山設(shè)備控制中推廣應(yīng)用上述幾項(xiàng)技術(shù)[1]。

2 礦山設(shè)備中電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的重要性

目前自動(dòng)化技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，我國(guó)礦山企業(yè)近年順應(yīng)科學(xué)技術(shù)發(fā)展，逐漸完善管理方式，積極開(kāi)展技術(shù)升級(jí)改造，礦山設(shè)備的運(yùn)行效率得到顯著提升。不僅提高了礦山設(shè)備生產(chǎn)運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性，而且通過(guò)該技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)礦山設(shè)備生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)的有效控制，優(yōu)化礦山企業(yè)各項(xiàng)職能管理，對(duì)礦山企業(yè)實(shí)現(xiàn)全面革新建設(shè)、推行智慧化礦山的目標(biāo)有著重要意義。

3 礦山設(shè)備中電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

3.1 PLC 的應(yīng)用

PLC 在礦山設(shè)備中的應(yīng)用主要是對(duì)各個(gè)運(yùn)行環(huán)節(jié)的邏輯控制、信息采集、篩選以及整合，工作人員可以根據(jù)獲得的數(shù)據(jù)信息，對(duì)礦山設(shè)備中的各個(gè)運(yùn)行節(jié)點(diǎn)、運(yùn)行傳感器進(jìn)一步分析與處理。PLC 在礦山設(shè)備中的應(yīng)用主要是以智能化控制為主，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的智能化操控與自動(dòng)化運(yùn)行[2]。此外PLC 能夠?qū)ΦV山設(shè)備的運(yùn)行信息進(jìn)行通信、整合，從而實(shí)現(xiàn)礦山設(shè)備動(dòng)態(tài)管理，使礦山設(shè)備各個(gè)運(yùn)行系統(tǒng)更為科學(xué)、協(xié)調(diào)。

3.2 仿真技術(shù)的應(yīng)用

仿真技術(shù)主要是以建模的方式對(duì)礦山設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析，通過(guò)測(cè)算環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)礦山設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)、參數(shù)的確定。仿真技術(shù)的應(yīng)用不僅能夠降低工作人員的測(cè)量次數(shù)，提高工作效率，還利用仿真技術(shù)的測(cè)算功能和建模功能，實(shí)現(xiàn)礦山設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)和運(yùn)行參數(shù)的模擬分析，從而快速明確礦山設(shè)備故障原因和故障點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)故障診斷、故障修復(fù)。

3.3 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用

實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控技術(shù)是電氣自動(dòng)化技術(shù)的重要組成部分，不僅優(yōu)化了礦山設(shè)備生產(chǎn)運(yùn)行管理效率，促進(jìn)監(jiān)控系統(tǒng)與管理流程的動(dòng)態(tài)化。而且結(jié)合信息化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程管理，促進(jìn)整個(gè)礦山設(shè)備運(yùn)行的全面動(dòng)態(tài)管控。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控技術(shù)能夠?qū)ΦV山設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)、參數(shù)進(jìn)行記錄、儲(chǔ)存和反饋。從應(yīng)用流程可以看出，該技術(shù)可作為礦山設(shè)備管理人員的好助手。

3.4 柔性交流電系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用

ASVC 是柔性交流電系統(tǒng)技術(shù)的核心，其應(yīng)用價(jià)值就是實(shí)現(xiàn)礦山設(shè)備生產(chǎn)和運(yùn)行的高效控制、快速調(diào)節(jié)。柔性交流電系統(tǒng)技術(shù)在礦產(chǎn)行業(yè)領(lǐng)域中屬于新型應(yīng)用技術(shù)，主要作用是調(diào)控礦山設(shè)備的關(guān)鍵參數(shù)、關(guān)鍵環(huán)節(jié)的獨(dú)立處理[3]。

3.5 智能控制技術(shù)的應(yīng)用

智能控制技術(shù)是信息技術(shù)、智能技術(shù)以及自動(dòng)化控制技術(shù)融合產(chǎn)生的一種應(yīng)用技術(shù)，主要應(yīng)用于礦山設(shè)備的運(yùn)行環(huán)節(jié)。能夠憑借自身功能實(shí)現(xiàn)礦山設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)督、控制，這一應(yīng)用特點(diǎn)對(duì)于礦山設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)來(lái)說(shuō)，具有完善、優(yōu)化優(yōu)勢(shì)。同時(shí)企業(yè)工作人員能夠通過(guò)智能控制技術(shù)明確判斷礦山設(shè)備的運(yùn)行故障，從而實(shí)現(xiàn)故障信息反饋的實(shí)效性，為故障檢修人員提供更為明確的信息和充足的檢修時(shí)間，實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障的快速修復(fù)。

4 礦山設(shè)備中電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐

4.1 在運(yùn)輸帶設(shè)備的應(yīng)用

運(yùn)輸帶設(shè)備中工作人員可以通過(guò)電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，借助網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控設(shè)備對(duì)運(yùn)輸帶輸出軸與傳感器的運(yùn)作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。同時(shí)通過(guò)顯示系統(tǒng)與通信系統(tǒng)對(duì)運(yùn)輸帶的電流進(jìn)行調(diào)控，一般情況下工作人員所獲得的實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)信息要比預(yù)期數(shù)值高，因此，礦山設(shè)備運(yùn)輸帶的電流量會(huì)隨之降低，以達(dá)到控制設(shè)備中壓力的目的，最終實(shí)現(xiàn)礦山設(shè)備自動(dòng)化運(yùn)行。

4.2 在提升機(jī)的應(yīng)用

礦井提升機(jī)的應(yīng)用主要是實(shí)現(xiàn)控制設(shè)備自動(dòng)化運(yùn)行，操作人員在提升機(jī)運(yùn)行過(guò)程中通過(guò)深度指示器、監(jiān)控設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)提升容器的動(dòng)態(tài)位置，通過(guò)井筒位置開(kāi)關(guān)，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)減速、停車。另外設(shè)備潤(rùn)滑制動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)也能進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。電氣自動(dòng)化技術(shù)配置相應(yīng)的PLC，其功能與作用就是在保證提升機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的基礎(chǔ)上優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行管理，實(shí)現(xiàn)信號(hào)系統(tǒng)、電氣保護(hù)、閘瓦間隙、能耗管理等功能的互鎖聯(lián)動(dòng)。

4.3 在排水設(shè)備的應(yīng)用

排水設(shè)備是礦山不可或缺的關(guān)鍵設(shè)備，尤其是地下開(kāi)采礦山。對(duì)于自動(dòng)化程度較高的礦山，基本可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守泵站自動(dòng)排水。主要是通過(guò)PLC 技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，將排水泵啟停所需的排真空、開(kāi)關(guān)出水閥、管網(wǎng)選擇、水倉(cāng)液面、設(shè)備狀態(tài)分析等進(jìn)行邏輯控制，借助網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控。

4.4 在通風(fēng)設(shè)備中的應(yīng)用

通風(fēng)設(shè)備也是礦山的關(guān)鍵設(shè)備，屬一級(jí)負(fù)荷。國(guó)家安全規(guī)程中對(duì)于主扇、局扇的使用都有明確要求。一般主扇屬于較為大型的成套設(shè)備，通過(guò)傳感監(jiān)測(cè)技術(shù)、PLC 技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)完善的控制、監(jiān)測(cè)、保護(hù)、反風(fēng)功能。通風(fēng)設(shè)備需要監(jiān)測(cè)風(fēng)量、風(fēng)速、氣體參數(shù)、設(shè)備潤(rùn)滑等，較先進(jìn)的主扇還可以自動(dòng)調(diào)節(jié)葉片角度，優(yōu)化功耗指標(biāo)。

4.5 在采掘設(shè)備中的應(yīng)用

在礦山采掘機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用是礦山工程實(shí)現(xiàn)智能化的關(guān)鍵，目前我國(guó)大部分礦山采掘機(jī)械設(shè)備靠電力和液壓驅(qū)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。工作人員需要將電機(jī)系統(tǒng)容量與實(shí)際的生產(chǎn)需求之間的關(guān)系作為一個(gè)關(guān)鍵控制內(nèi)容。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)采掘機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的控制與監(jiān)測(cè)，還能夠通過(guò)數(shù)據(jù)的分析與采集，明確采掘機(jī)械設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中是否存在故障和問(wèn)題。

4.6 在選礦技術(shù)中的應(yīng)用

我國(guó)選礦設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)近幾年發(fā)展迅速，一些先進(jìn)的選礦廠已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)從DCS 到生產(chǎn)專家系統(tǒng)EMS 控制的升級(jí)，選礦設(shè)備也朝著大型化、智能化、可視化等方向發(fā)展。DCS 主要是通過(guò)通信DP 總線將各個(gè)PLC 工作站整合，實(shí)現(xiàn)各工藝流程的控制管理。先進(jìn)選礦廠配備在線粒度分析儀、在線品位分析儀、自動(dòng)加藥系統(tǒng)、聲吶濃度計(jì)等關(guān)鍵設(shè)備，通過(guò)數(shù)據(jù)建模，實(shí)現(xiàn)整個(gè)選礦工藝的自動(dòng)管理。

5 電氣自動(dòng)化控制管理的對(duì)策

5.1 積極升級(jí)應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)

礦山設(shè)備的質(zhì)量和運(yùn)行安全是保證礦產(chǎn)開(kāi)采工程得以順利實(shí)施的重要條件，設(shè)備運(yùn)行效率決定開(kāi)采工程的效率。企業(yè)應(yīng)重視關(guān)鍵設(shè)備的日常維護(hù)及革新?lián)Q代，順應(yīng)時(shí)代發(fā)展革新管理手段，將計(jì)算機(jī)技術(shù)作為基礎(chǔ)，推行機(jī)械化、自動(dòng)化，帶動(dòng)企業(yè)朝著智能化方向發(fā)展。

5.2 使用技術(shù)成熟、質(zhì)量可靠的設(shè)備

應(yīng)考察和選擇案例多、信譽(yù)好、質(zhì)量?jī)?yōu)、售后有保障的廠家。并在設(shè)備投入應(yīng)用之前進(jìn)行全面實(shí)操訓(xùn)練。也要重視機(jī)械設(shè)備元部件購(gòu)買。要求維護(hù)人員提高技能，以適應(yīng)設(shè)備維護(hù)管理。

5.3 推行設(shè)備點(diǎn)檢定修制度

隨著設(shè)備智能化的發(fā)展，故障自診斷技術(shù)日趨成熟，實(shí)行設(shè)備點(diǎn)檢定修制度能有效檢查、發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障，計(jì)劃性維護(hù)保養(yǎng)設(shè)備，最大限度延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。

6 結(jié)束語(yǔ)

電氣自動(dòng)化控制技術(shù)在礦山設(shè)備生產(chǎn)中具備良好應(yīng)用前景，為礦產(chǎn)企業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展奠定了技術(shù)支撐。從礦山設(shè)備運(yùn)行管理角度上看，電氣自動(dòng)化控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了礦山設(shè)備的動(dòng)態(tài)管控，礦產(chǎn)企業(yè)應(yīng)重視電氣自動(dòng)化技術(shù)的作用，使該技術(shù)得到最大限度發(fā)揮，為礦山生產(chǎn)和運(yùn)行發(fā)揮積極作用。