新安礦井斜巷絞車智能化控制技術(shù)及系統(tǒng)研發(fā)應(yīng)用

張 永 趙 偉

（棗莊礦業(yè)集團新安煤業(yè)有限公司，山東 棗莊 277500）

煤礦斜巷運輸主要作用是提煤和送料。根據(jù)煤礦事故分析，斜巷在運輸過程中發(fā)生的事故較多，主要是由于斜巷安全措施不到位、提升機落后、礦井信號差以及保護措施少等。斜巷提升運輸由絞車司機、信號把鉤工、推車機操作工協(xié)作完成，推車機、絞車、信號、道岔操作均由人力操作完成。作業(yè)期間，信號把鉤工完成道岔的操作，連接好鉤頭后，向絞車司機發(fā)出信號，操作推車機配合絞車完成提升或松料作業(yè)，操作不當(dāng)易造成提升運輸事故[1-2]。為提高運輸系統(tǒng)運行高效和安全性，在煤礦斜巷運輸過程中事故頻發(fā)的背景下，本文設(shè)計研發(fā)了斜巷絞車智能化控制系統(tǒng)，兼?zhèn)渥詣訄缶?、電氣鎖閉以及數(shù)據(jù)存儲等功能，從而保證斜巷運輸?shù)陌踩?，實現(xiàn)智能化控制管理[3]。

1 研究背景

斜巷運輸系統(tǒng)是煤礦安全生產(chǎn)中非常重要的組成部分。我國現(xiàn)在已有的礦井斜巷運輸系統(tǒng)雖然在保證煤礦的安全生產(chǎn)、提高生產(chǎn)率和設(shè)備的利用率等一些方面發(fā)揮了重要的作用，但還有待進一步的完善[4-5]。棗莊礦業(yè)集團新安煤業(yè)公司井下安裝4 部斜巷提升機。集中二級軌道安裝1 部JKB2.5×2（-430 提升機）型提升機，提升距離為720 m，坡度10°，滾筒寬度為2 m，滾筒Φ2.5 m，YBBP450M-10 型電機，電機功率280 kW，電控系統(tǒng)采用TKM-B/D-D2-6280 型電控系統(tǒng)，一次提升9輛礦車。在此背景下，斜巷運輸監(jiān)控系統(tǒng)的研發(fā)與實踐顯得格外重要。

2 智能化控制技術(shù)要點

2.1 關(guān)鍵技術(shù)

（1）實現(xiàn)智能開車無人值守

絞車把鉤硐室設(shè)置監(jiān)控操作臺，車房安裝視頻監(jiān)控，將視頻傳至把鉤硐室，用于監(jiān)視絞車房運行情況。把鉤人員打點后，絞車根據(jù)區(qū)別快慢點自動啟動，完成整個提升過程，絞車房內(nèi)實現(xiàn)智能開車無人值守。

（2）提升機、操車系統(tǒng)和防跑車系統(tǒng)的聯(lián)動

使用安裝在深指上的編碼器取絞車行程，確定鉤頭的位置，編碼器數(shù)據(jù)傳至控制箱PLC，控制箱驅(qū)動電磁閥動作，從而驅(qū)動推車機、阻車器和擋車欄動作，實現(xiàn)絞車運行與推車機、阻車器、防跑車裝置聯(lián)鎖自動運行。閉鎖控制：實現(xiàn)斜巷防跑車裝置的聯(lián)動控制相互閉鎖，根據(jù)提升運輸距離判斷防跑車裝置運行情況，避免操作失誤，起到防跑車作用。

2.2 研發(fā)內(nèi)容

斜巷上車場工作人員利用系統(tǒng)自動、手動兩種控制方式實現(xiàn)上提、下放。自動控制方式要求具有打點自動啟停車功能：自動運行時保護安全可靠，絞車根據(jù)信號點數(shù)上提、下放，到位后實現(xiàn)打點自動停車或松繩停車。具體要求如下：

（1）斜巷上車場工作人員發(fā)出信號后，井下斜巷絞車房由系統(tǒng)控制完成上提、下放，到達指定位置后自動停車。

（2）井下斜巷絞車上車場把鉤硐室內(nèi)配本安型操作臺1 臺，新的操作臺實現(xiàn)提升設(shè)備故障聲光報警顯示，方便把鉤人員及時發(fā)現(xiàn)故障，避免事故的發(fā)生。這些故障包括過流、過卷、超速、閘間隙保護等信息。新的操作臺完善緊急停車、減速停車、速度選擇及各種安全復(fù)位按鈕的功能，做到操作簡單明了，減少誤操作的可能。

（3）增加DP 擴展基站，實現(xiàn)遠程控制的部分功能，采集各種必要的信號，通過程序編程與主程序相通。

（4）擴展電控室的PC-DP 站，增加10 口和模擬量的輸入，采集煙霧傳感器（10 個）、溫度傳感器（8 個）、制動油壓、制動油溫、閘盤溫度、潤滑油壓、減速機振動、電機振動、電機電流等信號，作為自動化開車無人值守的必備條件。

（5）配置視頻監(jiān)控系統(tǒng)一套，具備存儲功能，實現(xiàn)上下車場、斜巷內(nèi)防跑車裝置（按現(xiàn)場實際情況，運行時單獨突出顯示）、滾筒出繩口、機房、配電點等地的視頻實時監(jiān)控，并通過機電環(huán)網(wǎng)上傳地面集控室。

（6）通過DP 通訊、MPI 通訊、電腦視頻線VGA 視頻連接、網(wǎng)線遠程控制，實現(xiàn)就地及遠程控制。

2.3 研發(fā)目標(biāo)

（1）絞車實現(xiàn)信號識別功能、智能開車功能。

（2）把鉤硐室設(shè)置操作臺實現(xiàn)視頻及運行參數(shù)監(jiān)控及急停操作功能。

（3）防跑車裝置、推車機、阻車裝置、提升機快速聯(lián)動功能。

3 智能化控制系統(tǒng)研發(fā)

3.1 系統(tǒng)研發(fā)

對-430 絞車進行自動化升級，在上把鉤硐室安裝遠程操作臺，由把鉤人員監(jiān)護，同時經(jīng)過修改絞車控制系統(tǒng)程序，絞車可以實現(xiàn)收到信號自動開車。為確保提升機運行安全，在車房安裝視頻監(jiān)控及設(shè)備振動、溫度、煙霧傳感器，將數(shù)據(jù)傳輸至上把鉤硐室，使其具備遠程監(jiān)視功能。利用網(wǎng)絡(luò)將所有信號上傳至地面監(jiān)控室，可以遠程監(jiān)視絞車運行情況。具體如圖1 所示。

圖1 斜巷絞車智能化控制系統(tǒng)示意圖

3.2 設(shè)計思路

把PLC 控制箱安裝在操作硐室，把旋轉(zhuǎn)編碼器安裝在絞車房深度尺上，通過編碼器信號，計算礦車行駛距離及方向。

下放軌道，只有當(dāng)?shù)V車在上平臺時，才允許手動控制阻車器2 和阻車器1。阻車器1 為手動操作并與阻車器2 互鎖，當(dāng)阻車器1 打開時，阻車器2不允許打開。手動控制推車機1 推動礦車進入阻車器1 和阻車器2 中間，掛好鉤繩，PLC 控制箱設(shè)置好檢測1 點距離，如果PLC 控制箱計算出礦車在檢測點1 距離（暫時設(shè)定距離為10 m）內(nèi)，同時接收到礦工按下的確認按鈕信號，PLC 控制箱自動控制液壓站啟動，然后控制阻車器1 關(guān)閉，打開阻車器2 及氣動阻車器1，并把道岔打到下放方向，然后手動控制推車機1 動作，推動礦車到達下坡點。

礦車下行，當(dāng)?shù)V車運行到設(shè)置的檢測點2 的位置（距離暫時設(shè)定距高25 m）時，關(guān)閉阻車器2 及氣動阻車器1，等阻車器2 關(guān)閉到位后，停止液壓站。礦車通過設(shè)置的檢測點3 的距離（暫時設(shè)定距離60 m），控制道岔打到上提軌道側(cè)。

礦車上提，當(dāng)?shù)V車到達設(shè)定的檢測點4（設(shè)定距離45 m）時，PLC 控制箱控制液壓站開啟，同時控制阻車器4 和氣動阻車器2 開啟，使礦車到達設(shè)置的檢測點5 距離（暫時設(shè)定距離3 m）后，延時一段時間（暫時設(shè)置5 s）等所有礦車過阻車器4 后，關(guān)閉阻車器4 及氣動租車器2，等阻車器4 關(guān)閉后，停止液壓站。把鉤工拆掉鉤繩，然后手動阻車器3打開，并控制推車機2 把礦車移出車場。如果PLC檢測到阻車器無動作或其他故障信號后，會控制報警箱發(fā)出報警語音并向絞車房打停止點信號，起到與絞車聯(lián)動作用。同時設(shè)有旋轉(zhuǎn)按鈕，等打到停止位時，系統(tǒng)處于手動狀態(tài)。

4 結(jié)語

煤礦生產(chǎn)作業(yè)中絞車發(fā)揮了重要作用，其穩(wěn)定可靠的運行不僅能夠提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，還能夠保證煤礦安全生產(chǎn)。系統(tǒng)研發(fā)后進行了為期兩個月的應(yīng)用，實踐結(jié)果表明，研發(fā)的絞車智能化控制系統(tǒng)能夠滿足新安煤礦的實際需求，在運行期間系統(tǒng)無狀況發(fā)生，信息顯示可靠。通過實施斜巷絞車的智能控制系統(tǒng)，能夠減輕工作人員的勞動強度，提高斜巷運輸系統(tǒng)的可靠性和安全性。