帶式輸送機(jī)集控系統(tǒng)的實(shí)踐應(yīng)用研究

劉彥廷

(汾西礦業(yè)曙光煤礦，山西 呂梁 033000)

山西汾西礦業(yè)集團(tuán)曙光煤礦位于山西省孝義市下柵鄉(xiāng)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為300萬(wàn)t/年。隨著開(kāi)采進(jìn)度的加快，煤礦帶式輸送機(jī)的數(shù)量正在增加，為實(shí)現(xiàn)對(duì)帶式輸送機(jī)的集中控制管理。公司引進(jìn)KTC101集控系統(tǒng)來(lái)對(duì)煤礦井下帶式輸送機(jī)進(jìn)行集中控制管理，并實(shí)現(xiàn)對(duì)帶式輸送機(jī)的多功能保護(hù)、監(jiān)控管理和語(yǔ)音報(bào)警等功能，通過(guò)環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)在地面控制調(diào)度室進(jìn)行全面的監(jiān)控和管理。

1 曙光煤礦帶式輸送機(jī)集控系統(tǒng)改造的原因

隨著工作面掘進(jìn)的推進(jìn)，曙光煤礦帶式輸送機(jī)的數(shù)量急增，當(dāng)前礦區(qū)共有各類帶式輸送機(jī)21部，在獨(dú)立控制的工作狀態(tài)下，各帶式輸送機(jī)都需要配備相應(yīng)的人員。這大大增加了煤礦的開(kāi)采成本。為響應(yīng)高產(chǎn)高效開(kāi)采的目標(biāo)，公司決定對(duì)帶式輸送機(jī)的自動(dòng)化控制進(jìn)行改造。通過(guò)對(duì)整個(gè)礦區(qū)帶式輸送機(jī)的集中控制來(lái)實(shí)現(xiàn)煤礦的高效生產(chǎn)，減少井下工作人員的數(shù)量，降低工作強(qiáng)度，提高帶式輸送機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)的效率。公司通過(guò)認(rèn)真的考察分析，結(jié)合帶式輸送機(jī)的具體型號(hào)，決定引進(jìn)KTC101集控系統(tǒng)來(lái)對(duì)帶式輸送機(jī)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行改造。

2 KTC101集控系統(tǒng)

2.1 KTC101控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

KTC101集控系統(tǒng)采用的是雙總線結(jié)構(gòu)。一條是內(nèi)部總線，上位機(jī)通過(guò)內(nèi)部總線和各中位機(jī)模塊相連，CS1和CS2又通過(guò)外部總線和下位機(jī)相連。下位機(jī)掛接在外部總線上，上位機(jī)只和中位機(jī)通信，完成信息采集和發(fā)出控制指令。CS1、CS2起上下聯(lián)系功能，具體的結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖1所示。

2.2 KTC101系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介

2.2.1 控制功能

通過(guò)主控制器的設(shè)置，完全可以實(shí)現(xiàn)對(duì)集控系統(tǒng)內(nèi)的所有帶式輸送機(jī)都進(jìn)行單獨(dú)控制的功能，包括起動(dòng)、停車(chē)、緊急停車(chē)和連鎖控制。根據(jù)設(shè)置模式的不同，各部皮帶可以完成集中統(tǒng)一的啟停，忽略各聯(lián)鎖關(guān)系進(jìn)行單獨(dú)的啟停，非主控制箱中的啟停和實(shí)現(xiàn)單個(gè)電機(jī)的點(diǎn)動(dòng)。

圖1 KTC101集控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

2.2.2 顯示與記錄功能

集控系統(tǒng)中每條帶式輸送機(jī)相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)和工礦都能夠在地面集控室內(nèi)進(jìn)行顯示，帶式輸送機(jī)的各類故障行為也能在地面集控室內(nèi)進(jìn)行顯示，同時(shí)對(duì)于沿線保護(hù)還可以自動(dòng)識(shí)別故障位置，能對(duì)帶式輸送機(jī)的運(yùn)行情況和參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)記錄，同時(shí)也可以具有后期的查詢功能。

2.2.3 保護(hù)功能

帶式輸送機(jī)運(yùn)行當(dāng)中具有配套的堆煤、跑偏、煙霧、環(huán)境溫度、縱撕等開(kāi)關(guān)量傳感器及實(shí)時(shí)檢測(cè)的速度保護(hù)，用來(lái)對(duì)帶式輸送機(jī)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)和監(jiān)測(cè)，通過(guò)集控系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)定，能實(shí)現(xiàn)其報(bào)警和停止的功能。

2.2.4 語(yǔ)音通訊和網(wǎng)絡(luò)通信功能

CS1沿線和CS1沿線的擴(kuò)音電話能完成集控系統(tǒng)的語(yǔ)音通訊功能，可以與帶式輸送機(jī)操作位置上的工作人員進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，地面的集控中心使用E電話實(shí)現(xiàn)與皮帶沿線的通訊，為掌握帶式輸送機(jī)工作現(xiàn)場(chǎng)的現(xiàn)狀提供了條件。KTC101控制器配備了采用modbus RTU通訊協(xié)議的RS232通訊接口。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信功能可以將信息傳輸?shù)降孛婕刂行?，完成?duì)帶式輸送機(jī)工作現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控與遠(yuǎn)程控制。

3 帶式輸送機(jī)集控系統(tǒng)的實(shí)踐應(yīng)用

2017年2月，曙光煤礦決定使用KTC101控制系統(tǒng)先對(duì)八采區(qū)的6部帶式輸送機(jī)進(jìn)行集中控制試改造并應(yīng)用。主控制器安裝于一部皮帶和二部皮帶之間區(qū)域，從控制器引出CS1和CS2兩條沿線。其中CS1沿線控制一部皮帶，從CS1沿線敷設(shè)拉力電纜至本安輸入輸出（下位機(jī)），在此時(shí)應(yīng)該將帶式輸送機(jī)的各類保護(hù)接入到下位機(jī)，然后曳光彈沿線敷設(shè)拉力電纜到帶式輸送機(jī)的機(jī)尾部分。整個(gè)沿線都必須設(shè)置擴(kuò)音電話加強(qiáng)語(yǔ)音通信功能。在帶式輸送機(jī)機(jī)尾敷設(shè)KTK101-2-HAIY電話用于接入機(jī)尾跑偏保護(hù)和縱撕保護(hù)，并以終端作為沿線結(jié)束。

另外對(duì)于CS2沿線主要是起到控制二部、三部、四部、五和六部皮帶，同樣也是CS2沿線敷設(shè)拉力電纜至各部皮帶的機(jī)頭處下位機(jī)將各種保護(hù)接入下位機(jī)，之后繼續(xù)敷設(shè)拉力電纜至機(jī)尾，沿途敷設(shè)擴(kuò)音電話進(jìn)行語(yǔ)音通信。同CS1沿線一樣，加設(shè)KTK101-2-H A IY電話，并以終端作為沿線結(jié)束。

將控制器從CS1沿線將KJS101-E電話串入到沿線當(dāng)中，此時(shí)就能完全地實(shí)現(xiàn)地面控制監(jiān)控調(diào)度電話與CS1沿線、CS2沿線的語(yǔ)音通信。將產(chǎn)生的信號(hào)收集轉(zhuǎn)換通過(guò)環(huán)網(wǎng)就可以傳輸?shù)降孛婵刂票O(jiān)控中心，工作人員可以在調(diào)度室內(nèi)完成對(duì)八采區(qū)6部帶式輸送機(jī)的遠(yuǎn)程集中控制。

4 實(shí)踐應(yīng)用效果分析

4.1 實(shí)踐應(yīng)用效果分析

曙光煤礦八采區(qū)的6部帶式輸送機(jī)采用集中控制試改造并實(shí)踐試運(yùn)行已有半年之久，在這期間帶式輸送機(jī)的整體運(yùn)行穩(wěn)定，表現(xiàn)良好，實(shí)現(xiàn)以了以下的功能和作用：（1）通過(guò)KTC101集控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了八采區(qū)的6部帶式輸送機(jī)的控制自動(dòng)化。通過(guò)地面控制系統(tǒng)的監(jiān)控主機(jī)就能對(duì)帶式輸送機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行管理和控制；（2）提高了對(duì)帶式輸送機(jī)的管理效率。通過(guò)地面的集中控制系統(tǒng)就能對(duì)6部帶式輸送機(jī)統(tǒng)一進(jìn)行啟動(dòng)、停止等多方面的操控，能實(shí)現(xiàn)各種保護(hù)功能與掌握各運(yùn)行參數(shù)；（3）有利于帶式輸送機(jī)的維修工作，集中控制系統(tǒng)的信息顯示功能和自動(dòng)語(yǔ)音報(bào)警功能都對(duì)維修人員掌握帶式輸送機(jī)故障的相關(guān)信息提供了便捷，有利于維修人員及時(shí)做出正常的維修處理方案。

4.2 經(jīng)濟(jì)效益分析

KTC101集控系統(tǒng)的實(shí)踐應(yīng)用起到了很好的效果，更是產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟(jì)效益，減少了開(kāi)空機(jī)時(shí)間，節(jié)約了電費(fèi)和設(shè)備維修費(fèi)用。KTC101集控系統(tǒng)的應(yīng)用，為八采區(qū)6部帶式輸送機(jī)減少人員15人，從人員工資費(fèi)用上計(jì)算，半年時(shí)間可節(jié)約工資15×4500×6=40.5萬(wàn)元。集控系統(tǒng)運(yùn)行的半年時(shí)間內(nèi)，按每天開(kāi)機(jī)時(shí)間節(jié)約0.6 h，空機(jī)耗電量為660 kW·h，電費(fèi)0.85元/kW·h計(jì)算，半年時(shí)間共節(jié)約電費(fèi)0.6×660×0.85×180=6.06萬(wàn)元。對(duì)比前一年同時(shí)期的維修費(fèi)用，半年時(shí)間共節(jié)約維修人工費(fèi)和材料費(fèi)14萬(wàn)元。綜合以上分析，半年時(shí)間內(nèi)KTC101集控系統(tǒng)的應(yīng)用為八采區(qū)共節(jié)約60.56萬(wàn)元。

5 結(jié)論

實(shí)踐應(yīng)用結(jié)果證明，KTC101集控系統(tǒng)在曙光煤礦八采區(qū)的試運(yùn)行取得了很好的應(yīng)用效果，有效地提高了帶式輸送機(jī)運(yùn)行的可靠性和安全性。該集控系統(tǒng)可以在曙光煤礦的帶式輸送機(jī)集控系統(tǒng)的改造中全面推廣應(yīng)用，也可以為其他煤礦帶式輸送機(jī)的集控系統(tǒng)的改造方案提供參考。