尹文強(qiáng)
(大同煤礦集團(tuán)朔州煤電有限公司輔助運(yùn)輸管理處, 山西 朔州 038300)
隨著煤礦自動(dòng)化水平不斷提高,無(wú)軌膠輪車在我國(guó)多數(shù)大中型煤礦井下輔助運(yùn)輸系統(tǒng)中得到了應(yīng)用。與傳統(tǒng)電機(jī)車相比,具有靈活性強(qiáng)、運(yùn)輸速度快、受環(huán)境限制小以及對(duì)運(yùn)輸?shù)缆芬蟮偷葍?yōu)點(diǎn)。目前,井下主要采用隔爆型無(wú)軌膠輪車,且采用柴油作為動(dòng)力來源,膠輪車在運(yùn)輸過程中作為獨(dú)立運(yùn)輸單元予以管理[1-2]。但是隨著煤礦不斷開拓延伸,受礦井溫度、濕度、粉塵濃度以及運(yùn)輸線路坡度等影響,無(wú)軌膠輪車在使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)故障,主要表現(xiàn)在油溫高、剎車失靈、防爆性能失效等,嚴(yán)重影響礦井輔助運(yùn)輸效率,若對(duì)每一輛無(wú)軌膠輪車進(jìn)行獨(dú)立管理時(shí),不僅勞動(dòng)強(qiáng)大、管理效率低,而且安全檢查失誤率高。基于這種情況,大同煤礦集團(tuán)朔州煤電有限公司輔助運(yùn)輸管理處設(shè)計(jì)了一套防爆膠輪車安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng),并進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用。
1)由于無(wú)軌膠輪車長(zhǎng)期在井下潮濕的環(huán)境中行駛,其發(fā)動(dòng)機(jī)表面由于散熱不佳常常出現(xiàn)溫度過熱。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度較熱而巷道內(nèi)瓦斯?jié)舛冗^高時(shí),很有可能引起井下瓦斯爆炸,給礦井帶來巨大的安全隱患。因此,在車輛行駛時(shí)要實(shí)時(shí)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)表面的溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
2)無(wú)軌膠輪車在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后,尾氣溫度隨著排放量的增多逐漸升高,按照《煤礦安全規(guī)程規(guī)定》相關(guān)規(guī)定,無(wú)軌膠輪車的尾氣溫度必須小于77℃,高于77℃的尾氣很可能引起尾氣中的殘油燃燒爆炸。
3)無(wú)軌膠輪車在長(zhǎng)時(shí)間行駛時(shí),要定期為膠輪車填補(bǔ)冷卻水。冷卻水主要起到為膠輪車各個(gè)部件降溫的作用。司機(jī)在車輛行駛中,不僅要時(shí)刻觀察膠輪車水溫及水位變化,發(fā)現(xiàn)溫度較高或水位較低時(shí),及時(shí)填補(bǔ),還要在行駛途中利用冷卻水對(duì)路面進(jìn)行噴霧,防止巷道內(nèi)浮動(dòng)的粉塵遇到高溫發(fā)生爆炸。
由于無(wú)軌膠輪車常處于動(dòng)態(tài)軌跡,因此需安裝一套能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)膠輪車軌跡的系統(tǒng)。地面調(diào)度中心可以通過監(jiān)控設(shè)備實(shí)時(shí)對(duì)膠輪車進(jìn)行監(jiān)控。監(jiān)控分站利用各類監(jiān)控設(shè)備將收集的影像資料傳遞到調(diào)度大廳,調(diào)度大廳的處理器根據(jù)膠輪車行駛的數(shù)據(jù)及狀態(tài),將車輛信息投到電腦屏幕上,同時(shí)為井下各巷道的膠輪車提供行駛指令,控制各盤區(qū)的車輛的運(yùn)行,防止發(fā)生碰撞事故。井下實(shí)際輔助運(yùn)輸工作中,監(jiān)控系統(tǒng)還可以將車速、運(yùn)行軌跡、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、巷道瓦斯?jié)舛?、油壓以及尾氣排放量等信息進(jìn)行實(shí)時(shí)收集,并將收集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過微機(jī)系統(tǒng)處理,處理后的信號(hào)再經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸線傳遞到通信分站,最后所有信號(hào)統(tǒng)一傳遞到調(diào)度大廳,并顯示大屏幕上,方便調(diào)度員對(duì)膠輪車的指揮。
監(jiān)控系統(tǒng)主要由地面操控系統(tǒng)、PLC、通訊模塊、微機(jī)處理器、數(shù)據(jù)收集器、工業(yè)以太網(wǎng)、傳感器等部分組成,這些傳感器在收集到數(shù)據(jù)后將數(shù)據(jù)傳遞到中央處理器后,經(jīng)過數(shù)據(jù)分析將各車的運(yùn)行相關(guān)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示,如下頁(yè)圖1所示。
該系統(tǒng)采用先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理器,可以迅速地將各類數(shù)據(jù)經(jīng)過邏輯處理,多路輸入處理速度快且體積較小,完全能夠適用于井下實(shí)際生產(chǎn)。現(xiàn)將該處理器的優(yōu)點(diǎn)匯總?cè)缦拢?/p>
1)該處理器擁有多集成資源及兩種存儲(chǔ)器,可以實(shí)時(shí)在線遠(yuǎn)程更新,同時(shí)有55個(gè)接口,非常適用于多路數(shù)據(jù)采集。
2)運(yùn)行電量低。芯片在全速工作狀態(tài)下會(huì)以72 MHz運(yùn)行,此時(shí)的芯片能耗僅為30 mA,而芯片在怠速狀態(tài)時(shí)的能耗僅為5 μA,且芯片有多種低功耗模式進(jìn)行選擇。
圖1 無(wú)軌膠輪車安全監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
無(wú)軌膠輪車監(jiān)控系統(tǒng)采用國(guó)外進(jìn)口的傳感器,分別對(duì)膠輪車油溫、速度、尾氣溫度等進(jìn)行監(jiān)測(cè),該傳感器具有質(zhì)量輕、體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高、測(cè)量范圍廣的特點(diǎn),而且無(wú)需其他輔助配件就可以進(jìn)行測(cè)試,可以與各類處理器端口相連,現(xiàn)已用于大多數(shù)礦井無(wú)軌膠輪車上。
無(wú)軌膠輪車安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中軟件采用模塊化設(shè)計(jì),按照功能需要分別對(duì)每個(gè)子系統(tǒng)的程序進(jìn)行編制,然后將各子程序匯總到主程序中,主程序就實(shí)現(xiàn)了所有的監(jiān)測(cè)功能。在車輛啟動(dòng)時(shí),系統(tǒng)首先會(huì)進(jìn)行自檢,查看膠輪車啟動(dòng)及停止是否異常。如發(fā)現(xiàn)問題系統(tǒng)會(huì)及時(shí)報(bào)警提醒司機(jī)與調(diào)度人員。自檢合格的車輛可以上路行駛,在行駛過程中,系統(tǒng)會(huì)繼續(xù)監(jiān)測(cè)車輛各項(xiàng)參數(shù)是否正常,如其中一項(xiàng)未能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)時(shí),系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警[3-5]。
井下隔爆無(wú)軌膠輪車在運(yùn)輸過程中,當(dāng)機(jī)油溫度過高、膠輪車剎車失靈失效以及膠輪車油壓故障時(shí),通過膠輪車內(nèi)安裝的各種傳感器可及時(shí)將收集數(shù)據(jù)上傳至PLC控制,PLC接收數(shù)據(jù)信號(hào)后及時(shí)進(jìn)行處理,并發(fā)出保護(hù)指令;同時(shí)PLC控制器將各類數(shù)據(jù)信號(hào)通過工業(yè)以太網(wǎng)上傳至地面操控室主機(jī)系統(tǒng)內(nèi),并通過顯示器直觀顯示井下運(yùn)輸無(wú)軌膠輪車運(yùn)行狀態(tài)等各種技術(shù)措施,從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控管理目的。
2018年2月,鐵峰煤礦在其井下輔助運(yùn)輸系統(tǒng)安裝了一套防爆膠輪車安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng),截止2018年10月,通過10個(gè)月應(yīng)用效果觀察發(fā)現(xiàn),安裝該系統(tǒng)后,提高了膠輪車運(yùn)輸管理水平,降低了無(wú)軌膠輪車運(yùn)輸管理勞動(dòng)強(qiáng)度,提高了膠輪車運(yùn)輸效率,在該系統(tǒng)使用期間監(jiān)測(cè)到僅有2次膠輪車剎車失靈超速現(xiàn)象,7次油溫超高現(xiàn)象,大大降低了無(wú)軌膠輪車故障率,保證了礦井輔助運(yùn)輸安全穩(wěn)定運(yùn)行。