電氣自動化在現(xiàn)代化煤礦中的應(yīng)用

摘要：基于當(dāng)前煤礦開采條件以及現(xiàn)代化煤礦開采對開采設(shè)備的要求，電氣自動化在現(xiàn)代化煤礦開采中具有良好的應(yīng)用前景。文章結(jié)合煤礦開采現(xiàn)狀，分析了電氣自動化在通風(fēng)系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、供電系統(tǒng)以及采煤設(shè)備上的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代化煤礦開采；電氣自動化；開采設(shè)備；通風(fēng)系統(tǒng)；排水系統(tǒng)；供電系統(tǒng) 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TD64 文章編號：1009-2374（2015）14-0054-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.14.026

隨著機(jī)械自動控制技術(shù)的成熟和完善，電氣自動化技術(shù)在許多領(lǐng)域得到了大量的應(yīng)用，極大地提高了生產(chǎn)水平。對現(xiàn)代煤礦行業(yè)而言，現(xiàn)代煤礦行業(yè)要提高生產(chǎn)效率，提高設(shè)備和人員操作的可靠性，必須將電氣自動化技術(shù)應(yīng)用于采煤工藝，規(guī)避傳統(tǒng)采煤工藝帶來的風(fēng)險(xiǎn)。而且從當(dāng)前煤礦生產(chǎn)工藝來看，我國煤礦行業(yè)要向現(xiàn)代化煤礦轉(zhuǎn)變，也必須利用電氣自動化技術(shù)取代傳統(tǒng)設(shè)備老化，解決綜采工作面工作效率低下帶來的問題。

1 電氣自動化在通風(fēng)系統(tǒng)中的應(yīng)用

受煤礦生產(chǎn)條件和生產(chǎn)對象的影響，煤礦生產(chǎn)環(huán)境非常惡劣，生產(chǎn)環(huán)境存在大量有毒氣體，通風(fēng)系統(tǒng)在保障安全生產(chǎn)中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用?；诿旱V通風(fēng)系統(tǒng)的特點(diǎn)，基于電氣自動化技術(shù)的通風(fēng)自動化系統(tǒng)應(yīng)采用分散、分層、冗余等方式進(jìn)行設(shè)計(jì)方式。煤礦的通風(fēng)自動化系統(tǒng)以光纖傳輸、以太環(huán)形網(wǎng)絡(luò)、多機(jī)備用等主要技術(shù)為基礎(chǔ)，以確保自動通風(fēng)系統(tǒng)的可靠性。自動通風(fēng)系統(tǒng)分別使用VC++和組態(tài)控制軟件作為主站和分站的控制軟件實(shí)現(xiàn)方式，以便更好地控制自動化通風(fēng)系統(tǒng)。由于煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的特殊性要求，通風(fēng)系統(tǒng)還應(yīng)具備良好的自動控制功能、現(xiàn)場手動操作、報(bào)警、故障分析、數(shù)據(jù)處理等多項(xiàng)功能。

2 電氣自動化在排水系統(tǒng)中的應(yīng)用

排水系統(tǒng)與通風(fēng)系統(tǒng)都屬于煤礦安全保障體系的重要組成部分，將電氣自動化技術(shù)應(yīng)用于排水系統(tǒng)可極大地提升排水系統(tǒng)的性能，擴(kuò)展排水系統(tǒng)的功能。根據(jù)煤礦排水系統(tǒng)的特點(diǎn)以及配礦排水系統(tǒng)的要求，基于電氣自動化技術(shù)的排水系統(tǒng)應(yīng)具備以下功能：

2.1 自動操作功能

在無人操作情況下，排水系統(tǒng)會根據(jù)系統(tǒng)程序設(shè)置要求或根據(jù)煤礦積水狀況，自動實(shí)施開啟或關(guān)閉水泵操作，科學(xué)合理地調(diào)度機(jī)械設(shè)備，優(yōu)化排水系統(tǒng)工作方式，提高工作效率，提高礦井的安全度性。

2.2 自我保護(hù)功能

當(dāng)排水系統(tǒng)處于負(fù)壓、過載、超溫或泄露等狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，排水系統(tǒng)會根據(jù)設(shè)備或系統(tǒng)運(yùn)行問題自動提交設(shè)備安全運(yùn)行備用預(yù)案，及時(shí)改變設(shè)備或系統(tǒng)運(yùn)行狀況，保證系統(tǒng)安全運(yùn)轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。

2.3 數(shù)據(jù)傳輸功能

自動排水系統(tǒng)可將泵房的運(yùn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)上傳至地面指揮中心系統(tǒng)，以便指揮中心管理人員實(shí)時(shí)掌握泵房運(yùn)行工況，再根據(jù)泵房運(yùn)行工況向泵房發(fā)送相應(yīng)的指令，達(dá)到遠(yuǎn)程有效控制排水的目的。

2.4 綜合控制功能

自動排水系統(tǒng)不僅需要具地面遠(yuǎn)程控制功能，還需要具備手動控制、本地控制功能，以上三種功能缺一不可，否則都無法保證自動控制人工參與核準(zhǔn)。

2.5 管理決策功能

排水系統(tǒng)應(yīng)用自動化技術(shù)的表現(xiàn)形式為嵌入控制策略軟件在排水系統(tǒng)中大量應(yīng)用，嵌入控制策略軟件可分析系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行情況制定針對性管理策略，保障排水系統(tǒng)的安全性，提高排水系統(tǒng)運(yùn)行的效率和效果。

3 電氣自動化在供電系統(tǒng)中的應(yīng)用

將電氣自動化技術(shù)應(yīng)用于煤礦供電系統(tǒng)后，系統(tǒng)的主要組成部分為四個(gè)部分，綜合保護(hù)器、地面集控中心、監(jiān)控分站和傳輸通道。綜合保護(hù)器通過測量分析供電線路和配電裝置的運(yùn)行狀況，保障線路和設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。測量和控制手段包括遙測、遙信、遙控和遙脈四種方式，遙測用于電流、電壓和功率因素進(jìn)行測量；遙信用于斷路器以及其他保護(hù)動作的信號位置的測量；遙控是指對分閘和合閘進(jìn)行遠(yuǎn)側(cè)控制，修改其定值和投退保護(hù)。遙脈功能為通信，電度表遠(yuǎn)程通信和抄表。監(jiān)控分站屬于中間環(huán)節(jié)，連接地面集控中心和現(xiàn)場設(shè)備，將收集和轉(zhuǎn)換現(xiàn)場設(shè)備信息。傳輸通道是通過以環(huán)網(wǎng)連接監(jiān)控中心和變配電所，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行工況，提高網(wǎng)絡(luò)的抗干擾性能，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)通道。地面控制中心主要承擔(dān)監(jiān)控和檢測功能，并對各類數(shù)據(jù)、報(bào)表進(jìn)行分析。

4 電氣自動化在采煤機(jī)械中的應(yīng)用

電氣自動化應(yīng)用于采煤機(jī)械后可有效改善采煤設(shè)備的技術(shù)水平，電氣自動化在采煤機(jī)械中可以有很好的應(yīng)用。如電氣自動化應(yīng)用于采煤機(jī)后，逐漸出現(xiàn)大功率滾筒式采煤機(jī)；將電氣自動化應(yīng)用于牽引系統(tǒng)后，牽引系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了從有鏈牽引向無鏈條電牽引的轉(zhuǎn)變；將電氣自動化應(yīng)用于液壓之后，液壓支架從單一的掩護(hù)式支架轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌δ艿膬芍揭簤褐Ъ茴愋?。其中許多液壓支架系統(tǒng)在發(fā)達(dá)國家均得到普遍應(yīng)用，綜采工作面的工作效率顯著提升。電氣自動化在液壓支架系統(tǒng)上的應(yīng)用在我國也有很好的應(yīng)用，年產(chǎn)量超過400t的煤礦作業(yè)均采用液壓支架電液控制系統(tǒng)。除采煤機(jī)、牽引系統(tǒng)以及液壓支架外，許多采煤機(jī)械的提高都離不開電氣自動化的發(fā)展及應(yīng)用。

另外，應(yīng)用電氣自動化后，采煤技術(shù)的人性化特點(diǎn)更加明顯。例如液壓支架點(diǎn)電液控制系統(tǒng)可通過遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控，掌握煤層的具體情況，以煤層具體情況為依據(jù)，改變采煤機(jī)操作方式。例如采煤機(jī)根據(jù)煤層的厚度、硬度變化情況，調(diào)整采煤機(jī)運(yùn)行速度及受力點(diǎn)，極大地提高了采煤機(jī)采煤效率，促使綜采工作面的工作效率邁向新的臺階。在近期進(jìn)行的項(xiàng)目選型、調(diào)研工作，與科研單位在龐礦田實(shí)施，重點(diǎn)檢測采煤機(jī)的故障診斷、故障預(yù)報(bào)、工礦在線檢測、自動運(yùn)行的控制系統(tǒng)、顯示和傳輸系統(tǒng)等問題，逐步完善電氣自動化在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用。最后，電氣自動化在采煤機(jī)械中的應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)對采煤機(jī)械進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，提高采煤時(shí)的安全性。工作人員通過遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)調(diào)整采煤設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，以適應(yīng)采煤環(huán)境的需求，從而提高采煤效率。

5 結(jié)語

煤礦行業(yè)作為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱產(chǎn)業(yè)，煤礦行業(yè)的發(fā)展對我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著根本的影響。我國煤礦要實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化煤礦建設(shè)目標(biāo)，煤礦企業(yè)必須改造傳統(tǒng)采煤技術(shù)，重視電氣自動化技術(shù)在采煤系統(tǒng)中的應(yīng)用，結(jié)合電氣自動化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，改變傳統(tǒng)電氣設(shè)備落后的局面，提高開采工作的安全性，提高開采工作的效率，鞏固我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)。

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作者簡介：徐剛（1987-），男，遼寧阜新人，中國神華能源股份有限公司神東分公司上灣煤礦助理工程師，研究方向：電氣工程及其自動化。

（責(zé)任編輯：陳 倩）