設(shè)備自動化控制系統(tǒng)在唐山礦0291 綜放工作面的應(yīng)用

李振國

（開灤唐山礦業(yè)分公司，河北 唐山 063000）

1 概 況

隨著技術(shù)的進步、社會需求的變化，自動化控制技術(shù)在煤礦行業(yè)的應(yīng)用越來越廣泛，使得機械可以代替人工作業(yè)，同時減少高溫、低溫、高危作業(yè)，改善勞動者的勞動條件和環(huán)境。本文對開灤唐山礦0291 綜放工作面自動化設(shè)備控制系統(tǒng)應(yīng)用進行分析和總結(jié)。

唐山礦0291 工作面位于南五采區(qū)8、9 煤層，平均傾角24°，煤層平均厚度10.5 m，平均傾斜長度142 m，可采走向長度610 m，采用走向長壁綜合機械化放頂煤采煤法。

工作面主要設(shè)備有采煤機、液壓支架、刮板輸送機、膠帶輸送機、智能乳化泵站、自清洗綜合供水凈化站、礦用乳化液自動配液站、組合開關(guān)、移動電站、控制系統(tǒng)等，主要參數(shù)及型號見表1。

表1 0291 綜放工作面設(shè)備配套選型Table 1 Equipment selection for No.0291 fully mechanized caving face

2 工作面設(shè)備自動化集成控制系統(tǒng)

0291 工作面設(shè)備自動化集成控制系統(tǒng)主要包括地面控制視頻顯示系統(tǒng)、工作面設(shè)備控制系統(tǒng)、視頻監(jiān)視系統(tǒng)、語音通信系統(tǒng)以及應(yīng)急廣播系統(tǒng)，實現(xiàn)工作面刮板輸送機、轉(zhuǎn)載破碎機控制、工作面泵站及過濾站控制、膠帶輸送機控制和巡檢、語音系統(tǒng)控制、視頻系統(tǒng)顯示、綜采工作面數(shù)據(jù)上傳和控制、一鍵啟停功能、應(yīng)急廣播等功能。

工作面井下主控制點位置位于0291 順槽膠帶輸送機機頭附近，實現(xiàn)井下工作面設(shè)備和外圍運輸系統(tǒng)的集中控制和顯示。工作面電站附近作為分控制點，可以實現(xiàn)工作面轉(zhuǎn)載機、破碎機的控制和顯示，作為工作面設(shè)備的控制的備用系統(tǒng)。順槽膠帶輸送機機頭控制點，實現(xiàn)順槽膠帶輸送機的控制和顯示。主運膠帶輸送機機頭控制點，實現(xiàn)膠帶輸送機控制、顯示和工作面泵站的控制。地面設(shè)置集控中心通過工業(yè)環(huán)網(wǎng)實現(xiàn)對井下0291 系統(tǒng)的顯示和遠程控制。

3 系統(tǒng)分析

3.1 工作面擴音通信裝置

實現(xiàn)刮板輸送機、膠帶輸送機組合開關(guān)、智能泵站的數(shù)據(jù)接收、傳輸。通過開放協(xié)議，與組合開關(guān)、主機進行雙向通信，實現(xiàn)在井下和地面監(jiān)控中心對泵站、刮板輸送機、膠帶輸送機實時遠程自動監(jiān)測、監(jiān)控，界面細化至每臺設(shè)備，顯示運行狀態(tài)、電流、電壓、功率、時間、故障診斷、報警等。

3.2 視頻系統(tǒng)

3.2.1 工作面視頻系統(tǒng)

工作面視頻系統(tǒng)包括主運膠帶輸送機監(jiān)控及巡檢、工作面監(jiān)控、泵站監(jiān)控。在工作面破碎機頭、轉(zhuǎn)載機處、前部刮板運輸機機頭和機尾、后部刮板運輸機機頭和機尾、工作面順槽膠帶輸送機機頭和機尾分別安裝1 臺攝像儀；主運膠帶輸送機機頭和機尾分別安裝1 臺攝像儀及巡檢機械人。數(shù)據(jù)通過光纖以太環(huán)網(wǎng)傳輸?shù)骄录刂行暮碗娬痉种行倪M行顯示。工作面視頻可通過礦井環(huán)網(wǎng)上傳到地面，通過客戶端軟件或IE 瀏覽器對網(wǎng)絡(luò)攝像頭訪問，實現(xiàn)工作面現(xiàn)場在地面中心監(jiān)控室和礦調(diào)度室實時監(jiān)測、顯示。

3.2.2 礦用膠帶輸送機機器人巡檢

礦用膠帶輸送機巡檢機器人主要包括機器人本體、傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)。機器人本體在柔性傳動系統(tǒng)的作用下，能夠?qū)崿F(xiàn)從膠帶輸送機機頭到機尾的全線范圍內(nèi)的移動巡檢。巡檢機器人能夠連續(xù)采集、存儲、傳輸現(xiàn)場的圖像、聲音、溫度、煙霧等數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行分析，判斷是否存在設(shè)備故障以及故障位置，如圖1 所示。

圖1 膠帶輸送機巡檢機器人Fig.1 Inspection robot for belt conveyor

圖2為巡檢機器人監(jiān)控出異常。膠帶托輥磨擦或膠帶打滑等故障引起膠帶輸送機溫度上升，巡檢機器人采用紅外溫度探測儀，快速檢測皮帶機溫度，當(dāng)檢測溫度超過設(shè)定值時緊急停止膠帶輸送機的運行。

圖2 巡檢機器人監(jiān)控Fig.2 Monitoring of inspection robot

3.3 井下控制點顯示功能

主運膠帶輸送機控制點系統(tǒng)設(shè)備如圖3 所示。

圖3 主運膠帶輸送機控制點系統(tǒng)設(shè)備Fig.3 Control point system equipment of main belt conveyor

工作面自動化集成控制系統(tǒng)控制屏中實時顯示刮板輸送機、膠帶輸送機、泵站的運行模式，自動、單機、檢修狀態(tài)文字、圖像、通信狀態(tài)及相關(guān)開關(guān)的通信狀態(tài)等。

當(dāng)主運膠帶輸送機某設(shè)備出現(xiàn)故障時，設(shè)備自動停止運轉(zhuǎn)，顯示屏上對應(yīng)點由綠色變?yōu)榧t色或黃色并閃動。監(jiān)控員通過擴播系統(tǒng)通知巡檢員進行處理。

3.4 中央控制室軟件控制功能

中央控制室控制軟件可以啟?？刂票谜尽⒛z帶輸送機、轉(zhuǎn)載機、破碎機、刮板運輸機。井下控制器可分別啟?？刂票谜?、刮板輸送機及膠帶輸送機?？刂栖浖泄收蠌?fù)位功能。

4 結(jié) 論

（1） 唐山礦0291 綜放工作面設(shè)備實施自動化集成控制系統(tǒng)改變了傳統(tǒng)的操作工藝，實現(xiàn)了一鍵順序啟停控制，并實時監(jiān)控設(shè)備的運轉(zhuǎn)情況，實現(xiàn)了對煤礦生產(chǎn)過程的檢測、控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理和決策，確保生產(chǎn)安全。

（2） 設(shè)備操作工轉(zhuǎn)變?yōu)檠矙z工，主運膠帶輸送機由原來的6 人，減到3 人（1 名監(jiān)控工、2 名巡檢工），降低50%，降低了員工作業(yè)強度，改善了工作環(huán)境。

（3） 工作面設(shè)備自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用可以實時監(jiān)測設(shè)備生產(chǎn)過程的微小異常，提前預(yù)警，使小的問題及時得到處理，減少了設(shè)備的非計劃停機頻率，提高設(shè)備運行效率。

（4） 唐山礦業(yè)分公司0291 綜放工作面采煤機、液壓支架還沒有進行自動控制，仍采用遙控和手動操作，同時后面放煤、噴塵等也仍然采用人工操作，沒有全面實現(xiàn)自動化。下一步計劃實現(xiàn)采煤機記憶截煤，在地質(zhì)條件復(fù)雜、頂板破碎時輔助人工遠程干預(yù)；液壓支架通過電液控系統(tǒng)，實現(xiàn)支架跟隨采煤機作業(yè)移架及放煤自動化。