煤礦井下通訊控制類電氣設(shè)備自動化平臺探討

張強(qiáng)

摘要：使用控制保護(hù)系統(tǒng)主機(jī)和沿線電纜、拉線急停電話，分布控制每條皮帶，再通過環(huán)網(wǎng)通訊至調(diào)度室，調(diào)度室可以系統(tǒng)控制每條皮帶啟停，讀取數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)順煤流啟動皮帶，從而最大程度節(jié)能降耗，并且能夠傳輸至網(wǎng)絡(luò)集中自動化控制平臺，外部人員可以通過獲取進(jìn)入權(quán)限密碼，進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)集中自動化控制平臺，觀察設(shè)備運(yùn)行情況。

關(guān)鍵詞：煤礦自動化；井下通訊控制；電氣自動化；音頻一體化；節(jié)能降耗；順煤流起車 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TD654 文章編號：1009-2374（2015）35-0139-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.35.069

我國雖然經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，但是在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中依然面臨非常多的問題，其中經(jīng)濟(jì)的發(fā)展依然離不開較高能源的消耗，這樣會帶來更多能源的消耗，不僅加大生產(chǎn)成本，更造成了環(huán)境的污染。對于化工企業(yè)而言更是如此，因此工業(yè)中節(jié)能技術(shù)是目前研究的重點(diǎn)，而電氣設(shè)備的節(jié)能技術(shù)管理因此存在較大的問題，必須得到企業(yè)和相關(guān)部門的重視。

1 概述

本文針對煤礦主運(yùn)輸皮帶的運(yùn)輸設(shè)備的改造，改造目的是：使用控制保護(hù)系統(tǒng)主機(jī)和沿線電纜、拉線急停電話，分布控制每條皮帶，再通過環(huán)網(wǎng)通訊至調(diào)度室，調(diào)度室作為局域控制中心，可以系統(tǒng)控制每條皮帶啟停，數(shù)據(jù)讀取，實(shí)現(xiàn)順煤流啟動皮帶，從而最大程度地節(jié)能降耗，并且能夠傳輸至網(wǎng)絡(luò)集中自動化控制平臺，外部人員可以通過獲取進(jìn)入權(quán)限密碼，進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)集中自動化控制平臺，觀察設(shè)備運(yùn)行情況。網(wǎng)絡(luò)集中自動化控制平臺——數(shù)據(jù)、音頻一體化平臺。

2 設(shè)計改造

本文對煤礦主運(yùn)輸皮帶的運(yùn)輸設(shè)備的現(xiàn)代化高效率運(yùn)輸管理形式（集中自動化控制——數(shù)據(jù)、音頻一體化）進(jìn)行改造和配置，示意圖如圖1所示：

2.1 KTC101+通訊控制保護(hù)系統(tǒng)介紹

KTC101+通訊控制保護(hù)系統(tǒng)顧名思義就是在井下操作中，可以綜合運(yùn)用該系統(tǒng)發(fā)揮控制、通訊、報警以及保護(hù)等多方面的功能和作用，尤其是對于工作面、輸送機(jī)的保護(hù)效果最為明顯，而又能夠在較大程度上提升其對于通話系統(tǒng)以及相應(yīng)的故障檢測系統(tǒng)的保護(hù)，促使整個井下操作的順利進(jìn)行。對于當(dāng)前我國現(xiàn)行的井下操作系統(tǒng)來說，其復(fù)雜程度越來越高，尤其是相對于輸送機(jī)的設(shè)置來說，其類型也越來越多樣化，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止局限于頭尾搭接這一單線型設(shè)計，并且在具體的控制方式上也越來越多樣化，這也就要求對于這些相應(yīng)變化的控制必須要進(jìn)行創(chuàng)新，促使其能夠適應(yīng)這些新的變化，尤其是對于這些變化的控制和保護(hù)更應(yīng)該加強(qiáng)關(guān)注，綜合運(yùn)用各種通訊控制保護(hù)手段，這也是KTC101+所能夠提供的服務(wù)，其在這些方面具備著較好的適應(yīng)性，值得進(jìn)行推廣使用。

2.2 設(shè)計理念

2.2.1 地面控制中心通過計算機(jī)和工業(yè)電視對膠帶運(yùn)輸機(jī)監(jiān)視和集中控制，緊急情況可直接向井下發(fā)布命令。

2.2.2 具有冗余功能。地面控制中心采用主、從計算機(jī)實(shí)現(xiàn)雙機(jī)熱備，當(dāng)其中一臺計算機(jī)出現(xiàn)故障時，可自動切換到另一臺計算機(jī)，數(shù)據(jù)、控制不中斷和丟失。

2.2.3 地面控制中心及井下操作臺可設(shè)置相應(yīng)操作人員權(quán)限，不同的權(quán)限對應(yīng)不同的操作和控制。

2.2.4 能實(shí)時顯示各膠帶運(yùn)輸機(jī)、相關(guān)設(shè)施及所有信號狀況，并能方便地進(jìn)行多畫面切換。

2.2.5 系統(tǒng)啟動前自動通過視頻巡檢，發(fā)現(xiàn)有問題人工干預(yù)停止本次啟動；運(yùn)行過程工況參數(shù)異常自動彈出視頻（有視頻支持）及相關(guān)參數(shù)文本框進(jìn)行觀察判斷；可隨時調(diào)出視頻觀看。

2.2.6 系統(tǒng)啟動前、運(yùn)行中、檢修狀態(tài)、故障狀態(tài)、保護(hù)動作、工況異常時，給出相應(yīng)語音、警報提示音。

2.2.7 數(shù)據(jù)綜合處理功能。自動生成操作記錄、故障記錄等班、日、月、年報表，并可通過關(guān)鍵字、日期等方式對生產(chǎn)報表進(jìn)行數(shù)據(jù)的查詢與統(tǒng)計等功能，滿足統(tǒng)計、報表要求。

2.2.8 具有打印功能。實(shí)時或按時間段打印各膠帶運(yùn)輸機(jī)和相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)（如運(yùn)行時間、電機(jī)電流等）和運(yùn)行狀態(tài)（如膠帶機(jī)開停狀態(tài)、故障類型、故障發(fā)生時間等）。

2.2.9 系統(tǒng)在停電的情況，UPS電源能夠?yàn)橄到y(tǒng)提供不低于2小時連續(xù)供電。

2.2.10 控制模式：（1）遠(yuǎn)控功能，即采用地面控制中心進(jìn)行直接控制；（2）集中控制，即采用井下頭部集中控制臺進(jìn)行集中控制；（3）就地控制，即針對具體的設(shè)備故障或者檢修進(jìn)行具體的即時操作控制，主要就是指單機(jī)的啟、停等控制；（4）控制方式切換功能，即針對不同的控制方式進(jìn)行轉(zhuǎn)變，使這些控制方式能夠互為備用、互相閉鎖；（5）針對遭遇的突然故障可以采取緊急停車、故障復(fù)位功能；（6）后部閉鎖功能，即逆煤流起車、順煤流停車。

2.2.11 顯示功能：（1）工況顯示，動態(tài)、實(shí)時顯示整個系統(tǒng)所有膠帶運(yùn)輸機(jī)工況，包括膠帶輸送機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、控制模式、給煤機(jī)開/停狀態(tài)、檢修狀態(tài)及運(yùn)行速度、拖動電機(jī)電壓、電流、變頻器頻率、開機(jī)時間、停機(jī)時間等參數(shù)以及保護(hù)狀態(tài)、煤倉煤位、電動機(jī)溫度、減速器油溫油位、設(shè)備振動等相關(guān)信息、參數(shù)；（2）故障及保護(hù)顯示，實(shí)時顯示膠帶運(yùn)輸機(jī)和各種保護(hù)傳感器的工作狀態(tài)，顯示膠帶運(yùn)輸機(jī)的故障類型，分站之間通信是否異常；（3）系統(tǒng)保護(hù)具有尋址功能，顯示故障對應(yīng)地址位置；（4）歷史查詢，可按時間段查詢各類數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)存儲時間不得小于30天。

2.2.12 保護(hù)功能：（1）系統(tǒng)具有膠帶機(jī)驅(qū)動滾筒防滑、堆煤，溫度保護(hù)、煙霧保護(hù)和自動灑水裝置、防跑偏保護(hù)、張緊力下降保護(hù)、防撕裂保護(hù)；（2）利用現(xiàn)有保護(hù)傳感器，增加、更換必要的傳感器，實(shí)現(xiàn)膠帶機(jī)及相關(guān)設(shè)施的集中控制；（3）鋼絲繩芯膠帶在線監(jiān)測系統(tǒng)接入控制系統(tǒng)內(nèi)，并能進(jìn)行分析、顯示；（4）煤倉配備雷達(dá)料位儀；（5）膠帶輸送機(jī)沿線每100m設(shè)置急停保護(hù)裝置。

2.2.13 視頻、通訊：（1）通訊傳輸系統(tǒng)用光纖進(jìn)行連接；（2）各裝（卸）載點(diǎn)配備攝像儀；（3）膠帶輸送機(jī)巷根據(jù)現(xiàn)場工況每100m或50m設(shè)置一臺擴(kuò)音警示裝置，實(shí)現(xiàn)語音加警報音預(yù)警，實(shí)現(xiàn)各點(diǎn)通話功能。井下各區(qū)域?qū)崿F(xiàn)視頻集中顯示功能。

2.2.14 系統(tǒng)采用節(jié)能降耗設(shè)計思路，具有順煤流起車功能，運(yùn)輸皮帶及刮板運(yùn)輸機(jī)配備變頻啟動裝置。

控制方式：（1）集中控制方式（可由通信接口通過環(huán)網(wǎng)連接至井上調(diào)度主控計算機(jī)對系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程邏輯控制）；（2）就地控制方式（由井下系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)備自身集中加分布式控制）；（3）檢修控制方式（由系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)備自身單獨(dú)控制，打消設(shè)備之間的連鎖關(guān)系）；（4）點(diǎn)動控制方式（由系統(tǒng)進(jìn)行單臺電機(jī)點(diǎn)動控制）；（5）皮帶沿線控制器、擴(kuò)音電話及閉鎖開關(guān)帶有急停按鈕，按下按鈕實(shí)現(xiàn)就地急停。

3 結(jié)語

綜上所述，目前化工企業(yè)在電氣設(shè)備的使用上雖然已經(jīng)有了長遠(yuǎn)的進(jìn)步，在電氣設(shè)備的利用率上有了較大程度的提高，但是由于化工企業(yè)基礎(chǔ)較差以及很多化工企業(yè)存在較多管理漏洞，在電氣設(shè)備的管理上存在人員不足或者是意識跟不上等現(xiàn)象，因此電氣設(shè)備的節(jié)能技術(shù)的實(shí)施不僅僅是設(shè)備的改良問題，同時也需要全體員工共同參與。我國對于在工業(yè)中能源的消耗一直都比較重視，因此節(jié)能減排在我國很早就有人提出，這意味著很多工程在生產(chǎn)的過程中對能源的消耗以及利用率非常重視。為了完成節(jié)能減排的硬性指標(biāo)，工廠不得不提高節(jié)能技術(shù)，以滿足節(jié)能減排的要求。目前很多化工企業(yè)的結(jié)構(gòu)有很大一部分在進(jìn)行調(diào)整，這是因?yàn)楹芏嚯姎庠O(shè)備不得不進(jìn)行節(jié)能技術(shù)的運(yùn)用。同時對于很多化工企業(yè)而言，采用電氣設(shè)備節(jié)能技術(shù)同樣受到國家的支持和鼓勵，使得目前很多工廠在節(jié)能技術(shù)的推廣上已經(jīng)取得了一系列的進(jìn)展。工廠的節(jié)能問題已經(jīng)有了進(jìn)一步的提高，未來工廠在能源的利用效率以及在工作效率上也將會有一個較大的提高。

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（責(zé)任編輯：蔣建華）