许厂煤矿综合自动化系统的建设

马运吉,苏海飞,战仕发

(淄博矿业集团公司许厂煤矿, 山东济宁市 272173)

许厂煤矿综合自动化系统的建设

马运吉,苏海飞,战仕发

(淄博矿业集团公司许厂煤矿, 山东济宁市 272173)

介绍了许厂煤矿综合自动化系统的建设技术特点及使用情况。通过该煤矿综合自动化系统的应用,许厂煤矿在全国率先实现了井下皮带机、采区供电、架空乘人装置的综合自动控制系统,实现了煤矿设备信息共享,提高了许厂煤矿机电设备水平,保证了安全生产。

综合自动化系统;皮带机;采区供电;架空乘人装置

许厂煤矿地面 1000 M工业以太环网综合自动化监控系统,在 110 kV变电所、提风机房、调度室机房、机电集控中心机房 (双节点冗余)共设置了 5个千兆环网节点,采用单模光缆形成环形拓扑网络,将地面各子系统直接接入环网,并在机电监测监控中心实现了地面子系统的信息集成,实现了主副井提升机系统、110 kV变电站、主风机系统、洗煤厂等重要生产场所运行状态的实时监测,初步构建了机电集中监控中心。

2008年,在完成地面综合自动化系统的基础上,为保证井下设备层控制系统可靠运行,进一步实现系统集成,到 2009年底完成了井下供电、主运输皮带、架空乘人装置 3大子系统和井下MCTP矿用本安型多通道工业以太网综合接入平台的安装调试工作,目前系统已进入试运行阶段,根据试运行情况分析,各系统基本上达到了预期的目的。

1 综合自动化集控平台

(1)综合自动化网络平台[1]。建立了综合自动化网络井下环网部分,主干网络采用光纤传输,提供物理上和逻辑上完全独立的双环路光缆传输系统;采用二层控制管理体系。在数据传输平台中提供以太网、各类现场总线、各类非标总线的传输链路,实现控制系统的集中、高速传输。

(2)综合自动化传输集成部分。充分利用北京阳光金力的MCTP矿用本安型多通道工业以太网综合接入器的优势,通过其丰富的接口、透明传输技术,使各子系统实现相互隔离的虚拟通道的传输,可以独立通讯、互不干扰、提高了数据传输的可靠性和实时性,不影响原有各子系统的传输架构。该接入器能够把矿井的设备控制层各子系统连接到传输集成平台上,实现各子系统地面控制中心与设备底层之间传输集成和信息交换。

(3)综合自动化数据集成部分。采用符合未来发展潮流的先进技术来构建“综合自动化数据集成”系统平台,保证平台在技术上处于国内的领先地位。系统采用分布式结构,数据集成平台使用C/S模式。应用基于矿山现场总线的数据采集技术 ,支持 OPC、DDE(NetDDE)、ODBC标准 ,采用实时数据库技术及组态平台,将各个子系统现场数据采用数据软总线技术传入数据仓库,形成了综合自动化数据集成。

2 井下生产控制子系统[2]

2.1 皮带子系统

我矿皮带监控子系统采用了天津华宁电子有限公司的 KTC101通讯控制一体化装置,目前,530一部带、530二部带、530三部带、430强力带、430辅助带已完成系统集成接入,投入试运行,完全可以从地面上启动、停止井下皮带,井下皮带的保护信息 (跑偏、速度、烟雾、温度、堆煤、自动洒水、纵撕保护、煤仓煤位)和运转状况 (开停状态、运行时间、电机电流)可全部上传到地面上位机。

我矿在皮带沿线还实现了地面与现场的语音双向通讯功能,在地面可以向井下皮带沿线喊话,井下皮带各扩音电话也可以直接向地面喊话,大大方便了系统的安全运行,为实现井下皮带无人值守提供了保障。

该皮带子系统具有以下特点[3]:

(1)井下控制器具有集控、就地、检修 3种工作方式,将工作方式设置为集控时,所有设备均可由地面上位机实现控制,有利于指挥和控制运输系统高效运行;

(2)该系统具有远程启动、停止、复位和测试功能,具有同煤流方向相互闭锁功能,实现逆煤流开、顺煤流停的工艺流程;

(3)该系统具有故障及闭锁地址自动寻址功能,沿线的闭锁、跑偏传感器具有故障性质和地址识别功能,大大节省了故障处理时间,提高了处理效率。

从试运行状况看,皮带机各保护正常,控制系统运行良好。2008年 3月份开始撤除了上述皮带机的 18位司机,完全实现了无人值守。

2.2 供电子系统[4]

我矿井下高压电力监控子系统采用了常州自动化研究所生产的 KJ36A型煤矿电力监控系统,现在430车房变电所、430采区变电所、530北翼变电所已完成系统集成接入,完全可以从地面上对井下变电所高防开关进行合闸、分闸、复位操作,能实现“四遥”(遥信、遥测、遥控、遥调)功能,井下高防开关的保护信息和运行状况 (电压、电流、有功功率、无功功率、有功电量、无功电量、功率因数、分合闸状态、保护信息)可全部上传到地面上位机。

该系统由监控计算机、变电所监控分站、综合保护单元等组成,采用 3层结构,第 1层为监控计算机,第 2层为电力监控站,第 3层为智能隔爆高压开关。系统采用工业以太网加现场总线的结构模式。主干信道是以光纤太环网到各变电所,通过网络交换机的数据接口将变电所开关数据接入主传输系统;在变电所内安装电力监控站,采用现场总线RS485方式采集变电所开关设备的运行参数和状态,实现就地集中数据监测和设备控制的功能,主站对采集到的信息进行处理,集中上传到系统主机。

在地面可以读取井下高防开关的整定定值,还可以把定值修改后直接下传到井下高防开关,大大方便了供电系统整定工作,改变了以前修改定值需要把高防开关停电、开盖才能修改定值的局面。该系统具有故障录波功能,从地面上位机可随时调出各高防开关的电流电压波形,为分析解决问题提供了重要依据。

2.3 架空乘人器监控子系统[5]

井下架空乘人器监控系统包括 430回风下山架空乘人装置、-400回风暗斜井架空乘人装置、530集中轨道巷架空乘人装置的监控系统。该系统采用了徐州博林公司生产的 KJD15A矿用控制器作为主控分站,系统由 1个主控箱、3个分控箱组成,分控箱可以显示系统基本的保护运行状态、运行时间、有闭锁定位、起动、停止功能。该系统集控制、状态显示、记时自动开车、通讯和起车告警等功能于一体,主要可以实现如下控制功能:

(1)计时减数控制和显示;

(2)多点闭锁和闭锁站点显示;

(3)打滑保护;

(4)越位保护;

(5)脱绳保护;

(6)故障屏蔽应急方式开车。

经过安装调试后,目前对井下 3部架空乘人装置实现了在地面进行启动、停止、复位操作,在地面监控中心可实时动态模拟显示系统的整体运行状态,井下 3部架空乘人装置的保护状态信息、运转信息都反应在地面上位机上,在地面监控中心可实时显示系统的故障信息(各保护动作后的故障),并发出报警 (故障可屏蔽),为实现井下架空乘人装置无人值守提供了保障。

该电控系统操作方便、显示信息齐全,特别是把脱绳分开保护,并加以定位,大大方便了维修人员查找脱绳动作位置,改变了以前一有脱绳保护动作,需要在全长 1500 m的巷道内查找故障点的被动局面。

目前在 3部架空乘人装置的巷道内安装了 38台矿用本安型立体声音箱,播放系统在地面监控中心,使播放的内容更加灵活多样,该音箱音质清晰、优美,为职工上下班放松心情和及时传达上级指示精神提供了平台。

2008年 3月份开始撤除了以上 3部架空乘人器的 9位司机,完全实现了无人值守。

3 结束语

通过上述所做的工作,提升了矿井的机电管理水平,使许厂煤矿达到了国内一流的高产、高效的现代化矿井水平,使矿井生产安全可靠,有效地预防和及时处理各种突发事故和自然灾害;实现了全矿井的数据采集、生产调度、经营管理、决策指挥的网络化、信息化、科学化。

[1] 张 旭.许厂煤矿综合自动化报告资料[R].北京:阳光金力科技发展有限公司,2008.

[2]周 伟.分布式智能监控集成系统在淮北矿务局的应用[J].采矿技术,2009,(3):100～102.

[3] 王喜顺.许厂煤矿皮带监控系统报告资料[R].天津:华宁电子有限公司,2007.

[4] 杜清杰.许厂煤矿电力监控系统报告资料[R].常州:天地科技股份有限公司,2008.

[5] 姚 伟.通讯协议在牙轮钻机变频调速系统中的应用[J].采矿技术,2009,(6):66～67.

2010-06-14)

马运吉 (1965-),男,山东淄博人,工程师,从事机电机电一体化工作。