多繩摩擦式混合提升系統(tǒng)遠程集中控制的研究與應用

莊維遜，許正輝，朱 超

（云南馳宏鋅鍺股份有限公司會澤礦業(yè)分公司，云南 曲靖 655000）

國外提升系統(tǒng)遠程集中控制起步較早，近幾年國內多家企業(yè)也不斷通過改造實現(xiàn)遠程集中控制，該礦業(yè)公司結合自身情況，針對多繩摩擦式（箕斗/罐籠）混合提升展開研究，通過對控制系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、網絡通訊系統(tǒng)、遠程集中控制系統(tǒng)深入分析與實踐，逐步實現(xiàn)提升機遠程集中控制，達到減少操作人員勞動強度，提高運輸效率、減少安全風險目的。

1 項目背景

某礦業(yè)公司開采深度已達到1500m以上，井下運輸主要包括提升機運輸系統(tǒng)、平面有軌運輸系統(tǒng)及無軌運輸系統(tǒng)，提升運輸系統(tǒng)包括多臺套多繩摩擦式提升機及纏繞式提升機，點多面廣、較為分散。多繩摩擦式混合提升機是該礦業(yè)公司的咽喉要道，肩負著整個井下礦石、渣石、人員、材料等的運輸任務，其中1#、2#立井多繩摩擦式相距2公里，1#豎井至3#豎井3.5公里，加之已建井16年，大部分電氣元器件老化、自動化程度低、管理分散、風險高、勞動強度大。

2 技術路線

多繩摩擦式混合提升系統(tǒng)要實現(xiàn)地表遠程集中控制，完成操作人員1人操控多臺套提升機，結合系統(tǒng)現(xiàn)狀，通過長期探索和實踐，需要著手對以下問題進行思考：控制系統(tǒng)自動化程度的提高、監(jiān)控系統(tǒng)的完善、網絡通信架構的建設、遠程集中控制系統(tǒng)的搭建及管理模式的優(yōu)化等。

3 技術研究與應用

3.1 控制系統(tǒng)應具備的功能及保護

對提升機主控系統(tǒng)進行改造，更換老化電氣元器件，完善提升機電機主風機變頻保護（含溫度、風量、風速聯(lián)鎖控制）、井筒位置同步保護等，使其具備混合（箕斗、罐籠）提升機本質安全（安全回路、電氣停車、連鎖閉鎖等）應有的保護及控制功能，控制系統(tǒng)可對相關安全報警進行風險級別管理，可根據安全風險的等級實現(xiàn)緊急制動、電氣停車，同時減少故障率的發(fā)生。同時提升機控制系統(tǒng)還應實現(xiàn)自動、半自動、手動、緊急模式運行方式，箕斗自動運行模式下：操作人員不參與操作，遠程選擇相應卸載倉、裝載振動臺、提升機自動運行模式，裝礦站按邏輯順序自動啟動皮帶運輸機、振動臺后，皮帶運輸機向計量斗裝礦至設定噸位后停止振動放礦機及皮帶，當箕斗自動運行到達裝載站時，計量斗、溜嘴伸出向箕斗裝礦，完畢后收回溜嘴及計量斗，箕斗自動運行至卸載站卸礦，完成單次自動循環(huán)運行，當出現(xiàn)卸載站料位高、裝載站料位低時或異常故障時，提升機自動停止運行；半自動模式下：由把鉤人員選擇接送中段，提升機罐籠自動運行至相應中段停止；手動模式下：由操作人員根據信號控制提升機；緊急模式下，可由授權人員判斷故障，根據實際情況運行和旁路故障進行處理。進一步完善裝卸載站料位監(jiān)測、防堵礦設施、劃皮帶保護、振動放礦機開閉保護等，實現(xiàn)裝載站井口操作遠程控制，撤出裝載站操作人員。

3.2 監(jiān)控系統(tǒng)的完善

應具備與設備工作狀態(tài)有關的監(jiān)測：模式監(jiān)測（箕斗/罐籠、提人/物/檢修等）、速度監(jiān)測（連續(xù)速度監(jiān)測、逐點速度監(jiān)測、過速監(jiān)測、鋼絲繩打滑監(jiān)測等）；行程監(jiān)測（過卷、后備過卷監(jiān)測、減速點監(jiān)測、停車點監(jiān)測、同步檢測）；設備工作狀態(tài)監(jiān)測（高低壓供電系統(tǒng)及變壓器溫度監(jiān)測、絕緣監(jiān)測、快開工作狀態(tài)監(jiān)測、接地故障監(jiān)測、主電機電樞回路及溫度監(jiān)測、冷卻通風系統(tǒng)監(jiān)測、調速系統(tǒng)監(jiān)測、主控PLC工作狀態(tài)監(jiān)測、繼電回路監(jiān)測、深指監(jiān)測、液壓制動系統(tǒng)監(jiān)測、閘瓦磨損及溫度監(jiān)測、潤滑系統(tǒng)故障監(jiān)測、軸承溫度監(jiān)測、尾繩監(jiān)測、裝卸載站設備運行狀態(tài)監(jiān)測等）；統(tǒng)計分析數(shù)據監(jiān)測（能源數(shù)據、生產報表、提升次數(shù)、故障分類統(tǒng)計等）。同時視頻監(jiān)控覆蓋設備關鍵部位各點，能根據提升機運行狀態(tài)自動/手動切換監(jiān)控畫面。

3.3 網絡通信架構的建設

通信系統(tǒng)采用光纖傳輸，且為千兆環(huán)網通信；遠程控制系統(tǒng)網絡采用“大環(huán)套小環(huán)”形式，遠程控制室采用該礦業(yè)公司大環(huán)網通訊網絡（視頻信號及控制信號獨立分開，確保遠程操作的信號延時保證的1ms以內），各臺套提升機設備信號系統(tǒng)采用ProfiNet通訊方式，在此大環(huán)網上搭建獨立環(huán)網通訊控制（信號通訊出現(xiàn)單線故障時，不影響系統(tǒng)運行），同時在集中控制系統(tǒng)建立數(shù)據交換區(qū)，實現(xiàn)集控網絡與就地提升機控制系統(tǒng)的通訊及數(shù)據傳輸，提高信號采集的抗干擾性、動作狀態(tài)的準確性。建立語音對講通訊系統(tǒng)，實現(xiàn)遠程控制室與就地的聯(lián)絡電話功能和語音對講功能。光纖環(huán)網通訊系統(tǒng)及提升機環(huán)網通訊如下圖所示。

圖1 光纖環(huán)網通訊系統(tǒng)及提升機環(huán)網通訊圖

圖2 遠程集控操作平臺示意圖

3.4 遠程集中控制系統(tǒng)

遠程集中控制系統(tǒng)是多繩摩擦式混合提升機全程智能化控制終端，將多臺提升設備建立高標準的集中控制、管理和現(xiàn)場監(jiān)視的提升信集閉系統(tǒng)，實現(xiàn)1人控制多臺提升設備。在控制中心搭建集中化控制總站，各提升機控制終端建立分站，設立切換監(jiān)視系統(tǒng)及多級操作系統(tǒng)，使整體礦井提升系統(tǒng)實現(xiàn)多級安全控制。遠程集中控制系統(tǒng)應具有本地控制同樣的控制功能和可視化系統(tǒng)，遠程控制、本地操作臺控制以及就地手動操作均具備連鎖互鎖功能，防止出現(xiàn)信號給定干擾。操作優(yōu)先級以車房為最高優(yōu)先級，遠程控制系統(tǒng)為低優(yōu)先級，即任一個系統(tǒng)選擇開關處于就地操作位置時，系統(tǒng)均只能為就地操作，遠程控制系統(tǒng)的所有操作均不起作用只能進行實時監(jiān)測，且出現(xiàn)網絡故障，各子系統(tǒng)能獨立正常運行。集控操作平臺如下圖所示。

3.5 管理模式的優(yōu)化

將運送人員、材料調整控制在早班，由遠程集中控制系統(tǒng)操作人員及把鉤人員同時完成提升任務；中夜班渣石及礦石運輸，取消裝載站操作人員，由遠程集中控制系統(tǒng)操作1人監(jiān)控多臺套提升機運作。原系統(tǒng)富余人員作為新的維護形式，進行定期巡檢，保證設備的安全運行。

3.6 預期應用效果

通過以上設計思路，系統(tǒng)集成完畢后，能實現(xiàn)地表遠程操作人員1人監(jiān)控多臺套多繩摩擦混合提升機運行，且在遠程提礦、渣自動運行模式下，系統(tǒng)能根據監(jiān)測情況，在選擇時間段和自動模式下，多臺套提升機能自由分配運行裝卸載任務，并實現(xiàn)各類數(shù)據存儲和發(fā)布，在任何時間地點，通過用戶終端打開相應的網頁就可實現(xiàn)對礦山提升系統(tǒng)運行狀況的查看和生產指導。

4 結語

本文通過對多繩摩擦式混合提升系統(tǒng)遠程集中控制的研究，論述了設計思路和解決方案，其成功運用，對礦井混合提升運輸系統(tǒng)遠程集中控制提供一種系統(tǒng)解決思路，同時能實現(xiàn)礦山提升運輸系統(tǒng)的的運行數(shù)據網絡化集中管理、共享，有效提高運輸效率、減少安全風險、降低人力成本、提升自動化控制水平。