礦山設(shè)備電氣自動(dòng)化控制

劉勝捷

（河鋼集團(tuán)礦業(yè)公司司家營(yíng)北區(qū)分公司研山鐵礦，河北 唐山 063700）

1 電氣自動(dòng)化技術(shù)概述

電氣自動(dòng)化技術(shù)的本質(zhì)就是將電氣控制與自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行融合的一種自動(dòng)化控制系統(tǒng)，從電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用角度上看，該技術(shù)主要是通過(guò)計(jì)算機(jī)信息技術(shù)與PLC的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦山設(shè)備的控制和管理。首先，計(jì)算機(jī)信息化技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)信息有著較為高效的分析和處理功能，幫助工作人員提高信息數(shù)據(jù)的處理效率；其次，PLC能夠簡(jiǎn)化礦山設(shè)備中的控制體系和控制流程，從而提高礦山設(shè)備的控制效率。電氣自動(dòng)化技術(shù)是在信息化時(shí)代出現(xiàn)的一種新興技術(shù)，主要應(yīng)用于電力系統(tǒng)、礦山設(shè)備的生產(chǎn)運(yùn)行中。與傳統(tǒng)控制技術(shù)相比，電氣自動(dòng)化技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中安全性和穩(wěn)定性都有了質(zhì)的提高。從電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用前景來(lái)看，該技術(shù)適用范圍廣泛，高效的控制效率為其爭(zhēng)取了良好發(fā)展空間，電氣自動(dòng)化技術(shù)具備較為良好的發(fā)展和應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。電氣自動(dòng)化技術(shù)涵蓋了較多分支，包括仿真技術(shù)、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控技術(shù)以及柔性交流電技術(shù)等，應(yīng)在礦山設(shè)備控制中推廣應(yīng)用上述幾項(xiàng)技術(shù)[1]。

2 電氣自動(dòng)化對(duì)礦山設(shè)備的影響

2.1 能夠?qū)υO(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控

合理應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)能夠提升設(shè)備的工作效率以及管理水平，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制后，能夠?qū)ΦV山的開采工作進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制。例如，在進(jìn)行選礦時(shí)，利用此技術(shù)能夠?qū)﹂_采地的地質(zhì)條件進(jìn)行全方位的檢測(cè)，從而使工作人員能夠?qū)υ摰氐牡刭|(zhì)情況有詳細(xì)的了解。這樣一來(lái)便能夠有效減少因地質(zhì)問(wèn)題而對(duì)后續(xù)工作造成的影響。除此之外，利用此項(xiàng)技術(shù)還能夠?qū)υO(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)管，從而使工作人員能夠及時(shí)的了解設(shè)備的運(yùn)行情況，這樣一來(lái)如果設(shè)備存在問(wèn)題工作人員能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)，從而為其運(yùn)行安全提供一定的保障[2]。

2.2 為工作人員提供精準(zhǔn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

礦山的開采工作本身危險(xiǎn)系數(shù)就很大，由于在開采的過(guò)程中還會(huì)使用到許多大型設(shè)備，更加為開采工作增加了不安全因素。電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用能夠有效解決這一問(wèn)題，在應(yīng)用過(guò)程中能夠?qū)﹄姎庑畔⑦M(jìn)行全方位的采集，從而達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的目的，這將有效降低電氣系統(tǒng)的故障發(fā)生頻率。除此之外，此系統(tǒng)還具有整體性的作用，在應(yīng)用期間能夠利用其雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)礦區(qū)周圍的天氣狀況、地質(zhì)條件等信息進(jìn)行全面的搜集，并將這些信息及時(shí)的反饋給工作人員，從而方便其開展后續(xù)的開采工作。

2.3 極大地提升機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用效率

電氣自動(dòng)化控制技術(shù)能夠?qū)⑺械臋C(jī)械設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)籌管理，將設(shè)備的多種功能相互連接，從而提升其工作效率。這樣一來(lái)，不僅使開采效率極大地提升，而且還確保了開采工作的安全性。在系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中能夠?qū)ΦV山設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行收集，如果發(fā)現(xiàn)設(shè)備有異常情況，此系統(tǒng)便能立即展開自我安全維護(hù)工作，從而提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性。隨著可靠性的不斷提升，各類問(wèn)題的發(fā)生頻率有所降低，所以企業(yè)能夠減少故障維修費(fèi)用的投入。除此之外，故障問(wèn)題減少后，設(shè)備的工作效率也能明顯提升。

3 礦山設(shè)備中電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

3.1 PLC的應(yīng)用

PLC在礦山設(shè)備中的應(yīng)用主要是對(duì)各個(gè)運(yùn)行環(huán)節(jié)的邏輯控制、信息采集、篩選以及整合，工作人員可以根據(jù)獲得的數(shù)據(jù)信息，對(duì)礦山設(shè)備中的各個(gè)運(yùn)行節(jié)點(diǎn)、運(yùn)行傳感器進(jìn)一步分析與處理。PLC在礦山設(shè)備中的應(yīng)用主要是以智能化控制為主，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的智能化操控與自動(dòng)化運(yùn)行。此外PLC能夠?qū)ΦV山設(shè)備的運(yùn)行信息進(jìn)行通信、整合，從而實(shí)現(xiàn)礦山設(shè)備動(dòng)態(tài)管理，使礦山設(shè)備各個(gè)運(yùn)行系統(tǒng)更為科學(xué)、協(xié)調(diào)[3]。

3.2 仿真技術(shù)的應(yīng)用

仿真技術(shù)主要是以建模的方式對(duì)礦山設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析，通過(guò)測(cè)算環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)礦山設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)、參數(shù)的確定。仿真技術(shù)的應(yīng)用不僅能夠降低工作人員的測(cè)量次數(shù)，提高工作效率，還利用仿真技術(shù)的測(cè)算功能和建模功能，實(shí)現(xiàn)礦山設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)和運(yùn)行參數(shù)的模擬分析，從而快速明確礦山設(shè)備故障原因和故障點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)故障診斷、故障修復(fù)。

3.3 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用

實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控技術(shù)是電氣自動(dòng)化技術(shù)的重要組成部分，不僅優(yōu)化了礦山設(shè)備生產(chǎn)運(yùn)行管理效率，促進(jìn)監(jiān)控系統(tǒng)與管理流程的動(dòng)態(tài)化。而且結(jié)合信息化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程管理，促進(jìn)整個(gè)礦山設(shè)備運(yùn)行的全面動(dòng)態(tài)管控。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控技術(shù)能夠?qū)ΦV山設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)、參數(shù)進(jìn)行記錄、儲(chǔ)存和反饋。從應(yīng)用流程可以看出，該技術(shù)可作為礦山設(shè)備管理人員的好助手。

3.4 柔性交流電系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用

ASVC是柔性交流電系統(tǒng)技術(shù)的核心，其應(yīng)用價(jià)值就是實(shí)現(xiàn)礦山設(shè)備生產(chǎn)和運(yùn)行的高效控制、快速調(diào)節(jié)。柔性交流電系統(tǒng)技術(shù)在礦產(chǎn)行業(yè)領(lǐng)域中屬于新型應(yīng)用技術(shù)，主要作用是調(diào)控礦山設(shè)備的關(guān)鍵參數(shù)、關(guān)鍵環(huán)節(jié)的獨(dú)立處理。

3.5 智能控制技術(shù)的應(yīng)用

智能控制技術(shù)是信息技術(shù)、智能技術(shù)以及自動(dòng)化控制技術(shù)融合產(chǎn)生的一種應(yīng)用技術(shù)，主要應(yīng)用于礦山設(shè)備的運(yùn)行環(huán)節(jié)。能夠憑借自身功能實(shí)現(xiàn)礦山設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)督、控制，這一應(yīng)用特點(diǎn)對(duì)于礦山設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)來(lái)說(shuō)，具有完善、優(yōu)化優(yōu)勢(shì)。同時(shí)企業(yè)工作人員能夠通過(guò)智能控制技術(shù)明確判斷礦山設(shè)備的運(yùn)行故障，從而實(shí)現(xiàn)故障信息反饋的實(shí)效性，為故障檢修人員提供更為明確的信息和充足的檢修時(shí)間，實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障的快速修復(fù)。

4 礦山設(shè)備中電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐

4.1 在運(yùn)輸帶設(shè)備的應(yīng)用

運(yùn)輸帶設(shè)備中工作人員可以通過(guò)電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，借助網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控設(shè)備對(duì)運(yùn)輸帶輸出軸與傳感器的運(yùn)作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。同時(shí)通過(guò)顯示系統(tǒng)與通信系統(tǒng)對(duì)運(yùn)輸帶的電流進(jìn)行調(diào)控，一般情況下工作人員所獲得的實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)信息要比預(yù)期數(shù)值高，因此，礦山設(shè)備運(yùn)輸帶的電流量會(huì)隨之降低，以達(dá)到控制設(shè)備中壓力的目的，最終實(shí)現(xiàn)礦山設(shè)備自動(dòng)化運(yùn)行。

4.2 在提升機(jī)的應(yīng)用

礦井提升機(jī)的應(yīng)用主要是實(shí)現(xiàn)控制設(shè)備自動(dòng)化運(yùn)行，操作人員在提升機(jī)運(yùn)行過(guò)程中通過(guò)深度指示器、監(jiān)控設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)提升容器的動(dòng)態(tài)位置，通過(guò)井筒位置開關(guān)，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)減速、停車。另外設(shè)備潤(rùn)滑制動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)也能進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。電氣自動(dòng)化技術(shù)配置相應(yīng)的PLC，其功能與作用就是在保證提升機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的基礎(chǔ)上優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行管理，實(shí)現(xiàn)信號(hào)系統(tǒng)、電氣保護(hù)、閘瓦間隙、能耗管理等功能的互鎖聯(lián)動(dòng)。

4.3 在排水設(shè)備的應(yīng)用

排水設(shè)備是礦山不可或缺的關(guān)鍵設(shè)備，尤其是地下開采礦山。對(duì)于自動(dòng)化程度較高的礦山，基本可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守泵站自動(dòng)排水。主要是通過(guò)PLC技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，將排水泵啟停所需的排真空、開關(guān)出水閥、管網(wǎng)選擇、水倉(cāng)液面、設(shè)備狀態(tài)分析等進(jìn)行邏輯控制，借助網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控。

4.4 在通風(fēng)設(shè)備中的應(yīng)用

通風(fēng)設(shè)備也是礦山的關(guān)鍵設(shè)備，屬一級(jí)負(fù)荷。國(guó)家安全規(guī)程中對(duì)于主扇、局扇的使用都有明確要求。一般主扇屬于較為大型的成套設(shè)備，通過(guò)傳感監(jiān)測(cè)技術(shù)、PLC技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)完善的控制、監(jiān)測(cè)、保護(hù)、反風(fēng)功能。通風(fēng)設(shè)備需要監(jiān)測(cè)風(fēng)量、風(fēng)速、氣體參數(shù)、設(shè)備潤(rùn)滑等，較先進(jìn)的主扇還可以自動(dòng)調(diào)節(jié)葉片角度，優(yōu)化功耗指標(biāo)。

4.5 在采掘設(shè)備中的應(yīng)用

在礦山采掘機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用是礦山工程實(shí)現(xiàn)智能化的關(guān)鍵，目前我國(guó)大部分礦山采掘機(jī)械設(shè)備靠電力和液壓驅(qū)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。工作人員需要將電機(jī)系統(tǒng)容量與實(shí)際的生產(chǎn)需求之間的關(guān)系作為一個(gè)關(guān)鍵控制內(nèi)容。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)采掘機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的控制與監(jiān)測(cè)，還能夠通過(guò)數(shù)據(jù)的分析與采集，明確采掘機(jī)械設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中是否存在故障和問(wèn)題。

4.6 在選礦技術(shù)中的應(yīng)用

我國(guó)選礦設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)近幾年發(fā)展迅速，一些先進(jìn)的選礦廠已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)從DCS到生產(chǎn)專家系統(tǒng)EMS控制的升級(jí)，選礦設(shè)備也朝著大型化、智能化、可視化等方向發(fā)展。DCS主要是通過(guò)通信DP總線將各個(gè)PLC工作站整合，實(shí)現(xiàn)各工藝流程的控制管理。先進(jìn)選礦廠配備在線粒度分析儀、在線品位分析儀、自動(dòng)加藥系統(tǒng)、聲吶濃度計(jì)等關(guān)鍵設(shè)備，通過(guò)數(shù)據(jù)建模，實(shí)現(xiàn)整個(gè)選礦工藝的自動(dòng)管理。

5 礦山設(shè)備的電氣自動(dòng)化控制管理對(duì)策

5.1 做好設(shè)備的維修與管理工作

在正常情況下，礦山設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境較為惡劣，在運(yùn)行期間會(huì)受灰塵以及粉末的影響，并且由于其工作強(qiáng)度較大，所以相關(guān)人員一定要定期對(duì)礦山設(shè)備進(jìn)行故障排查工作并進(jìn)行必要的檢修。加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的管理，盡可能的減少故障問(wèn)題以及安全隱患，從而提升其運(yùn)行效率。在管理的過(guò)程中，主要有以下三種方式：首先，施工單位需要制定合理的管理制度，在制度的引導(dǎo)下科學(xué)的開展管理工作。在管理制度指定的過(guò)程中，需要充分考慮施工實(shí)際情況，從而提高管理制度的可行性。其次，需要適當(dāng)?shù)脑黾釉O(shè)備管理費(fèi)用的投入，提高工作人員對(duì)設(shè)備檢修工作的重視程度，從而促進(jìn)其運(yùn)行效率的提升。礦山設(shè)備的運(yùn)行效率會(huì)直接影響到開采工作的進(jìn)行，因此一定要重視設(shè)備的檢修工作并及時(shí)的進(jìn)行更新?lián)Q代。最后，為了提高管理工作的效率，需要引入現(xiàn)代化的管理方式，從而有效降低人力消耗。

5.2 對(duì)設(shè)備運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)管

由于礦山的工作環(huán)境十分惡劣，經(jīng)常會(huì)對(duì)設(shè)備的運(yùn)行產(chǎn)生不利影響，因此相關(guān)人員需要對(duì)運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)管。電氣設(shè)備對(duì)于運(yùn)行環(huán)境的要求較為嚴(yán)格，在運(yùn)行期間需要做好防水工作、防腐蝕工作以及防震工作。在運(yùn)行期間一旦出現(xiàn)了激烈的震動(dòng)，就會(huì)導(dǎo)致電氣元件掉落，從而對(duì)其運(yùn)行可靠性產(chǎn)生不良影響。在礦山開采的過(guò)程中對(duì)電氣設(shè)備的依賴程度較大，一旦其出現(xiàn)問(wèn)題不僅會(huì)影響正常的開采工作，而且還會(huì)造成一定的安全隱患及問(wèn)題。相關(guān)工作人員在管理的過(guò)程中需要熟悉各類設(shè)備的技術(shù)要求，并且在操作的過(guò)程中要嚴(yán)格遵循使用規(guī)范。如果在操作的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)設(shè)備有異常狀況，就需要及時(shí)的上報(bào)。

5.3 不斷提升礦山設(shè)備的質(zhì)量

要想提高礦山設(shè)備的質(zhì)量首先需要從采購(gòu)環(huán)節(jié)入手，在采買設(shè)備的過(guò)程中，工作人員需要對(duì)廠家的資質(zhì)進(jìn)行審核，并且確認(rèn)設(shè)備是否有質(zhì)檢證明，為了確保設(shè)備的質(zhì)量，工作人員需要選擇口碑好、規(guī)模大以及經(jīng)營(yíng)時(shí)間較長(zhǎng)的廠家。同樣，在采購(gòu)設(shè)備的元件時(shí)，也需要遵守以上提出的各項(xiàng)要求。為了保證設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量，工作人員需要進(jìn)行定期的故障排查，對(duì)于出現(xiàn)問(wèn)題的零部件進(jìn)行及時(shí)的更換，從而提升其運(yùn)行效率。除此之外，相關(guān)單位還需要做好現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試工作，在測(cè)試的過(guò)程中需要使設(shè)備保持在正常的運(yùn)行狀態(tài)，并且安排工作人員對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)的記錄。進(jìn)行此項(xiàng)測(cè)試最主要的目的是為了全面的掌握設(shè)備運(yùn)行期間真實(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況[4]。

6 結(jié)論

總而言之，礦山設(shè)備對(duì)開采工作的重要性不言而喻，設(shè)備的運(yùn)行效率直接關(guān)系到采礦工作的進(jìn)度。由于礦山設(shè)備的數(shù)量眾多，在運(yùn)行期間如何進(jìn)行有效的管理從而提升其運(yùn)行效率是相關(guān)工作人員需要仔細(xì)思考的問(wèn)題。電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)能夠借助計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化處理，從而提升其運(yùn)行效率以及運(yùn)行安全性。在日后應(yīng)用過(guò)程中，相關(guān)人員需要對(duì)此技術(shù)進(jìn)行不斷地優(yōu)化，從而滿足生產(chǎn)需要。