許廠煤礦綜合自動化系統(tǒng)的建設(shè)

馬運(yùn)吉,蘇海飛,戰(zhàn)仕發(fā)

(淄博礦業(yè)集團(tuán)公司許廠煤礦, 山東濟(jì)寧市 272173)

許廠煤礦綜合自動化系統(tǒng)的建設(shè)

馬運(yùn)吉,蘇海飛,戰(zhàn)仕發(fā)

(淄博礦業(yè)集團(tuán)公司許廠煤礦, 山東濟(jì)寧市 272173)

介紹了許廠煤礦綜合自動化系統(tǒng)的建設(shè)技術(shù)特點(diǎn)及使用情況。通過該煤礦綜合自動化系統(tǒng)的應(yīng)用,許廠煤礦在全國率先實(shí)現(xiàn)了井下皮帶機(jī)、采區(qū)供電、架空乘人裝置的綜合自動控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了煤礦設(shè)備信息共享,提高了許廠煤礦機(jī)電設(shè)備水平,保證了安全生產(chǎn)。

綜合自動化系統(tǒng);皮帶機(jī);采區(qū)供電;架空乘人裝置

許廠煤礦地面 1000 M工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng),在 110 kV變電所、提風(fēng)機(jī)房、調(diào)度室機(jī)房、機(jī)電集控中心機(jī)房 (雙節(jié)點(diǎn)冗余)共設(shè)置了 5個千兆環(huán)網(wǎng)節(jié)點(diǎn),采用單模光纜形成環(huán)形拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò),將地面各子系統(tǒng)直接接入環(huán)網(wǎng),并在機(jī)電監(jiān)測監(jiān)控中心實(shí)現(xiàn)了地面子系統(tǒng)的信息集成,實(shí)現(xiàn)了主副井提升機(jī)系統(tǒng)、110 kV變電站、主風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、洗煤廠等重要生產(chǎn)場所運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測,初步構(gòu)建了機(jī)電集中監(jiān)控中心。

2008年,在完成地面綜合自動化系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,為保證井下設(shè)備層控制系統(tǒng)可靠運(yùn)行,進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成,到 2009年底完成了井下供電、主運(yùn)輸皮帶、架空乘人裝置 3大子系統(tǒng)和井下MCTP礦用本安型多通道工業(yè)以太網(wǎng)綜合接入平臺的安裝調(diào)試工作,目前系統(tǒng)已進(jìn)入試運(yùn)行階段,根據(jù)試運(yùn)行情況分析,各系統(tǒng)基本上達(dá)到了預(yù)期的目的。

1 綜合自動化集控平臺

(1)綜合自動化網(wǎng)絡(luò)平臺[1]。建立了綜合自動化網(wǎng)絡(luò)井下環(huán)網(wǎng)部分,主干網(wǎng)絡(luò)采用光纖傳輸,提供物理上和邏輯上完全獨(dú)立的雙環(huán)路光纜傳輸系統(tǒng);采用二層控制管理體系。在數(shù)據(jù)傳輸平臺中提供以太網(wǎng)、各類現(xiàn)場總線、各類非標(biāo)總線的傳輸鏈路,實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的集中、高速傳輸。

(2)綜合自動化傳輸集成部分。充分利用北京陽光金力的MCTP礦用本安型多通道工業(yè)以太網(wǎng)綜合接入器的優(yōu)勢,通過其豐富的接口、透明傳輸技術(shù),使各子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)相互隔離的虛擬通道的傳輸,可以獨(dú)立通訊、互不干擾、提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院蛯?shí)時(shí)性,不影響原有各子系統(tǒng)的傳輸架構(gòu)。該接入器能夠把礦井的設(shè)備控制層各子系統(tǒng)連接到傳輸集成平臺上,實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)地面控制中心與設(shè)備底層之間傳輸集成和信息交換。

(3)綜合自動化數(shù)據(jù)集成部分。采用符合未來發(fā)展潮流的先進(jìn)技術(shù)來構(gòu)建“綜合自動化數(shù)據(jù)集成”系統(tǒng)平臺,保證平臺在技術(shù)上處于國內(nèi)的領(lǐng)先地位。系統(tǒng)采用分布式結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)集成平臺使用C/S模式。應(yīng)用基于礦山現(xiàn)場總線的數(shù)據(jù)采集技術(shù) ,支持 OPC、DDE(NetDDE)、ODBC標(biāo)準(zhǔn) ,采用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫技術(shù)及組態(tài)平臺,將各個子系統(tǒng)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采用數(shù)據(jù)軟總線技術(shù)傳入數(shù)據(jù)倉庫,形成了綜合自動化數(shù)據(jù)集成。

2 井下生產(chǎn)控制子系統(tǒng)[2]

2.1 皮帶子系統(tǒng)

我礦皮帶監(jiān)控子系統(tǒng)采用了天津華寧電子有限公司的 KTC101通訊控制一體化裝置,目前,530一部帶、530二部帶、530三部帶、430強(qiáng)力帶、430輔助帶已完成系統(tǒng)集成接入,投入試運(yùn)行,完全可以從地面上啟動、停止井下皮帶,井下皮帶的保護(hù)信息 (跑偏、速度、煙霧、溫度、堆煤、自動灑水、縱撕保護(hù)、煤倉煤位)和運(yùn)轉(zhuǎn)狀況 (開停狀態(tài)、運(yùn)行時(shí)間、電機(jī)電流)可全部上傳到地面上位機(jī)。

我礦在皮帶沿線還實(shí)現(xiàn)了地面與現(xiàn)場的語音雙向通訊功能,在地面可以向井下皮帶沿線喊話,井下皮帶各擴(kuò)音電話也可以直接向地面喊話,大大方便了系統(tǒng)的安全運(yùn)行,為實(shí)現(xiàn)井下皮帶無人值守提供了保障。

該皮帶子系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)[3]:

(1)井下控制器具有集控、就地、檢修 3種工作方式,將工作方式設(shè)置為集控時(shí),所有設(shè)備均可由地面上位機(jī)實(shí)現(xiàn)控制,有利于指揮和控制運(yùn)輸系統(tǒng)高效運(yùn)行;

(2)該系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程啟動、停止、復(fù)位和測試功能,具有同煤流方向相互閉鎖功能,實(shí)現(xiàn)逆煤流開、順煤流停的工藝流程;

(3)該系統(tǒng)具有故障及閉鎖地址自動尋址功能,沿線的閉鎖、跑偏傳感器具有故障性質(zhì)和地址識別功能,大大節(jié)省了故障處理時(shí)間,提高了處理效率。

從試運(yùn)行狀況看,皮帶機(jī)各保護(hù)正常,控制系統(tǒng)運(yùn)行良好。2008年 3月份開始撤除了上述皮帶機(jī)的 18位司機(jī),完全實(shí)現(xiàn)了無人值守。

2.2 供電子系統(tǒng)[4]

我礦井下高壓電力監(jiān)控子系統(tǒng)采用了常州自動化研究所生產(chǎn)的 KJ36A型煤礦電力監(jiān)控系統(tǒng),現(xiàn)在430車房變電所、430采區(qū)變電所、530北翼變電所已完成系統(tǒng)集成接入,完全可以從地面上對井下變電所高防開關(guān)進(jìn)行合閘、分閘、復(fù)位操作,能實(shí)現(xiàn)“四遙”(遙信、遙測、遙控、遙調(diào))功能,井下高防開關(guān)的保護(hù)信息和運(yùn)行狀況 (電壓、電流、有功功率、無功功率、有功電量、無功電量、功率因數(shù)、分合閘狀態(tài)、保護(hù)信息)可全部上傳到地面上位機(jī)。

該系統(tǒng)由監(jiān)控計(jì)算機(jī)、變電所監(jiān)控分站、綜合保護(hù)單元等組成,采用 3層結(jié)構(gòu),第 1層為監(jiān)控計(jì)算機(jī),第 2層為電力監(jiān)控站,第 3層為智能隔爆高壓開關(guān)。系統(tǒng)采用工業(yè)以太網(wǎng)加現(xiàn)場總線的結(jié)構(gòu)模式。主干信道是以光纖太環(huán)網(wǎng)到各變電所,通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的數(shù)據(jù)接口將變電所開關(guān)數(shù)據(jù)接入主傳輸系統(tǒng);在變電所內(nèi)安裝電力監(jiān)控站,采用現(xiàn)場總線RS485方式采集變電所開關(guān)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài),實(shí)現(xiàn)就地集中數(shù)據(jù)監(jiān)測和設(shè)備控制的功能,主站對采集到的信息進(jìn)行處理,集中上傳到系統(tǒng)主機(jī)。

在地面可以讀取井下高防開關(guān)的整定定值,還可以把定值修改后直接下傳到井下高防開關(guān),大大方便了供電系統(tǒng)整定工作,改變了以前修改定值需要把高防開關(guān)停電、開蓋才能修改定值的局面。該系統(tǒng)具有故障錄波功能,從地面上位機(jī)可隨時(shí)調(diào)出各高防開關(guān)的電流電壓波形,為分析解決問題提供了重要依據(jù)。

2.3 架空乘人器監(jiān)控子系統(tǒng)[5]

井下架空乘人器監(jiān)控系統(tǒng)包括 430回風(fēng)下山架空乘人裝置、-400回風(fēng)暗斜井架空乘人裝置、530集中軌道巷架空乘人裝置的監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用了徐州博林公司生產(chǎn)的 KJD15A礦用控制器作為主控分站,系統(tǒng)由 1個主控箱、3個分控箱組成,分控箱可以顯示系統(tǒng)基本的保護(hù)運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行時(shí)間、有閉鎖定位、起動、停止功能。該系統(tǒng)集控制、狀態(tài)顯示、記時(shí)自動開車、通訊和起車告警等功能于一體,主要可以實(shí)現(xiàn)如下控制功能:

(1)計(jì)時(shí)減數(shù)控制和顯示;

(2)多點(diǎn)閉鎖和閉鎖站點(diǎn)顯示;

(3)打滑保護(hù);

(4)越位保護(hù);

(5)脫繩保護(hù);

(6)故障屏蔽應(yīng)急方式開車。

經(jīng)過安裝調(diào)試后,目前對井下 3部架空乘人裝置實(shí)現(xiàn)了在地面進(jìn)行啟動、停止、復(fù)位操作,在地面監(jiān)控中心可實(shí)時(shí)動態(tài)模擬顯示系統(tǒng)的整體運(yùn)行狀態(tài),井下 3部架空乘人裝置的保護(hù)狀態(tài)信息、運(yùn)轉(zhuǎn)信息都反應(yīng)在地面上位機(jī)上,在地面監(jiān)控中心可實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)的故障信息(各保護(hù)動作后的故障),并發(fā)出報(bào)警 (故障可屏蔽),為實(shí)現(xiàn)井下架空乘人裝置無人值守提供了保障。

該電控系統(tǒng)操作方便、顯示信息齊全,特別是把脫繩分開保護(hù),并加以定位,大大方便了維修人員查找脫繩動作位置,改變了以前一有脫繩保護(hù)動作,需要在全長 1500 m的巷道內(nèi)查找故障點(diǎn)的被動局面。

目前在 3部架空乘人裝置的巷道內(nèi)安裝了 38臺礦用本安型立體聲音箱,播放系統(tǒng)在地面監(jiān)控中心,使播放的內(nèi)容更加靈活多樣,該音箱音質(zhì)清晰、優(yōu)美,為職工上下班放松心情和及時(shí)傳達(dá)上級指示精神提供了平臺。

2008年 3月份開始撤除了以上 3部架空乘人器的 9位司機(jī),完全實(shí)現(xiàn)了無人值守。

3 結(jié)束語

通過上述所做的工作,提升了礦井的機(jī)電管理水平,使許廠煤礦達(dá)到了國內(nèi)一流的高產(chǎn)、高效的現(xiàn)代化礦井水平,使礦井生產(chǎn)安全可靠,有效地預(yù)防和及時(shí)處理各種突發(fā)事故和自然災(zāi)害;實(shí)現(xiàn)了全礦井的數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)調(diào)度、經(jīng)營管理、決策指揮的網(wǎng)絡(luò)化、信息化、科學(xué)化。

[1] 張 旭.許廠煤礦綜合自動化報(bào)告資料[R].北京:陽光金力科技發(fā)展有限公司,2008.

[2]周 偉.分布式智能監(jiān)控集成系統(tǒng)在淮北礦務(wù)局的應(yīng)用[J].采礦技術(shù),2009,(3):100～102.

[3] 王喜順.許廠煤礦皮帶監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)告資料[R].天津:華寧電子有限公司,2007.

[4] 杜清杰.許廠煤礦電力監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)告資料[R].常州:天地科技股份有限公司,2008.

[5] 姚 偉.通訊協(xié)議在牙輪鉆機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].采礦技術(shù),2009,(6):66～67.

2010-06-14)

馬運(yùn)吉 (1965-),男,山東淄博人,工程師,從事機(jī)電機(jī)電一體化工作。