半連續(xù)開采9000t/h生產(chǎn)線智能化控制系統(tǒng)的研究

馬兵 薛春蘭

摘 要：本文結(jié)合露天礦開采間斷工藝、連續(xù)工藝、半連續(xù)工藝系統(tǒng)，分析了不同的開采工藝的優(yōu)缺點(diǎn)，針對半連續(xù)開采工藝的控制設(shè)備：挖掘機(jī)、自移式破碎站、帶式輸送機(jī)、排土機(jī)、卸料車、等提出了采用上位人機(jī)界面+PLC現(xiàn)場總線+整流回饋頻傳組成三級控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)移動式破碎站、帶式輸送機(jī)、排土機(jī)的智能化控制，通過遙感和GPS定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動對中功能，為防止帶式輸送機(jī)跑偏、打滑、撕裂采用了硬連鎖控制保證系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠，排土機(jī)主要與卸料車配合工作，用來將破碎后的物料有序的排放到廢土廠，PLC實(shí)現(xiàn)對各機(jī)構(gòu)變頻電機(jī)轉(zhuǎn)矩與速度的精確控制。

關(guān)鍵詞：半連續(xù)開采;智能化控制;破碎站;帶式輸送機(jī);排土機(jī)

隨著信息技術(shù)在礦山生產(chǎn)過程中的應(yīng)用，礦山系統(tǒng)開始向智能化、自動化、系統(tǒng)化發(fā)展。

一、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

為了推動大型露天礦裝備制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級、加快我國裝備制造的創(chuàng)新發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化，實(shí)現(xiàn)節(jié)能高效、綠色環(huán)保、智能化開采的的需要，我公司自主研發(fā)了半連續(xù)開采9000t/h生產(chǎn)線設(shè)備，該設(shè)備已成功應(yīng)用于露天礦山用戶，降低了用戶生產(chǎn)成本，結(jié)束了我國大型礦用設(shè)備長期依賴進(jìn)口的局面，滿足了露天礦山用戶對該設(shè)備大型化、智能化的需求，為我國能源建設(shè)和礦產(chǎn)品開發(fā)提供了裝備保證。國內(nèi)的排巖機(jī)設(shè)備制造商主要是大連重工，其生產(chǎn)的排巖機(jī)均為規(guī)格較小的排巖機(jī)。

國外的主要的半連續(xù)開采工藝系統(tǒng)設(shè)備制造商為德國的KRUPP公司、德國曼-塔史拉夫公司、瑞典的SANDVIK、英國MMD等國際知名企業(yè)。蒂森克虜伯公司生產(chǎn)的自移式破碎站系統(tǒng)（9000t/h自移式破碎站+一體式連接橋+電纜-漏斗車）具有很高的智能化水平，代表了當(dāng)前已投產(chǎn)的大型露天礦半連續(xù)剝離成套裝備的最高水平。

二、半連續(xù)開采主要工藝及與其它開采工藝的比較

露天礦開采的經(jīng)濟(jì)效果在很大程度上取決于所采取的開采工藝系統(tǒng)。常用的露天開采工藝系統(tǒng)有：單斗挖掘機(jī)-汽車工藝系統(tǒng)（間斷工藝系統(tǒng)）;輪斗挖掘機(jī)-帶式輸送機(jī)工藝系統(tǒng)（連續(xù)工藝）;單斗挖掘機(jī)-（汽車）破碎站-帶式輸送機(jī)工藝系統(tǒng)（半連續(xù)工藝系統(tǒng)）。

間斷工藝系統(tǒng)中挖掘機(jī)具有設(shè)備價(jià)格低、性能可靠、適應(yīng)性強(qiáng)、作業(yè)成本低等特點(diǎn)?？蛇m用于各種不同硬度和粒度的工作條件。但汽車運(yùn)輸自重能耗高、油料和輪胎消耗量大、維修費(fèi)用高、單位運(yùn)輸成本高，適用于較短距離的運(yùn)輸作業(yè)。

連續(xù)工藝系統(tǒng)中斗輪挖掘機(jī)-帶式輸送機(jī)工藝系統(tǒng)中斗輪挖掘機(jī)價(jià)格昂貴，要求的作業(yè)條件苛刻，但由于其挖掘的物料塊度適中，可直接配合帶式輸送機(jī)作業(yè)，適用于表土和松軟物料的采掘。特別是在長距離運(yùn)輸情況下優(yōu)勢更加明顯。

半連續(xù)開采工藝吸取了連續(xù)開采工藝和間斷開采工藝各自的優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)礦巖運(yùn)輸?shù)倪B續(xù)作業(yè)，擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模和降低生產(chǎn)成本，目前主要有兩種形式：1）單斗挖掘機(jī)-自移式破碎站-帶式輸送機(jī)-排土機(jī)2）單斗挖掘機(jī)-卡車-半移動破碎站-帶式輸送機(jī)-排土機(jī)。

三、半連續(xù)開采主要系統(tǒng)破碎站、帶式輸送機(jī)、排土機(jī)的智能化控制

大型露天礦用自移式破碎站半連續(xù)開采系統(tǒng)主要以下設(shè)備：挖掘機(jī)、卡車、半移式破碎站、帶式輸送機(jī)、排土機(jī)、卸料車。

1）9000t/h自移式破碎站智能化控制系統(tǒng)

移動式破碎站系統(tǒng)主要由自移式破碎站、一體式連接橋、電纜漏-斗車及控制系統(tǒng)等組成，其作用是將挖掘機(jī)卸載的物料破碎至帶式輸送機(jī)可以運(yùn)輸?shù)牧６?，并將破碎后的物料轉(zhuǎn)載至帶式輸送機(jī)至排土場排棄。

移動式破碎站智能控制系統(tǒng)主要由“工控機(jī)+PLC+變頻器”組成三級控制系統(tǒng)。

工控機(jī)用于實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測、自診斷、故障報(bào)警與提示，PLC將完成邏輯控制與數(shù)據(jù)處理功能，是整機(jī)電氣系統(tǒng)的核心，同時(shí)設(shè)有通過遙感和GPS技術(shù)定位實(shí)現(xiàn)自動對中功能。

破碎站控制系統(tǒng)圖如圖3.1所示：

2）帶式輸送機(jī)智能化控制系統(tǒng)

帶式輸送機(jī)主要由驅(qū)動頭站、輸送機(jī)中間架和尾站等組成，其主要功能是：先與上一個(gè)工序轉(zhuǎn)載機(jī)配合作業(yè)，接受轉(zhuǎn)來的物料;接著與下一個(gè)工序的另外一條地面輸送機(jī)配合作業(yè)，將物料又轉(zhuǎn)載給下一條地面輸送機(jī)。

帶式輸送機(jī)控制系統(tǒng)主要由“工控機(jī)+PLC+高壓變頻器”組成。

3）排土機(jī)智能化控制系統(tǒng)

排土系統(tǒng)由排土機(jī)和卸料車組成，通過和帶式輸送機(jī)配合作業(yè)，完成物料的排棄。

排土機(jī)智能控制系統(tǒng)采用“工控機(jī)+PLC+變頻器”組成的三級控制系統(tǒng);采用了排土機(jī)、卸料車、電纜卷筒自動同步協(xié)同運(yùn)行，排料臂自動俯仰，排土機(jī)自動短距離行走，遠(yuǎn)程控制排土機(jī)俯仰、回轉(zhuǎn)、短距離行走等最新控制技術(shù)。排土機(jī)控制系統(tǒng)圖如圖3.2所示：

四、結(jié)論：

大型露天礦半連續(xù)開采工藝的廣泛應(yīng)用和推廣，可實(shí)現(xiàn)礦山開采智能化、生產(chǎn)自動化、管理信息化、工作面數(shù)字化、操作少人化，對于提高大型露天礦山生產(chǎn)裝備的智能化水平，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能高效、綠色環(huán)保、安全生產(chǎn)具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]彭佑多，羅善明，等.環(huán)境友好型礦山機(jī)械內(nèi)涵及其研究現(xiàn)狀.煤炭學(xué)報(bào)2009.04

[2]齊景輝，王中磊.礦山機(jī)械在安全方面存在的問題及解決的措施.中國新技術(shù)新產(chǎn)品2013.01

[3]汪秋凌.關(guān)于改善礦山機(jī)械的作業(yè)環(huán)境研究.裝備制造技術(shù)2012.11

[4]SIEMENS編《工業(yè)通訊及現(xiàn)場設(shè)備》西門子（中國）有限公司自動化驅(qū)動集團(tuán)出版