煤矿主运输系统集中控制改造研究

李志国

（山西西山煤电股份有限公司西铭矿，山西 太原 030052）

引言

科学技术的进步使市场竞争越发激烈，将自动化技术与煤矿机电技术相结合已经成为了煤矿企业发展的主流趋势[1]。积极推进煤炭供给侧结构改革，依靠科技进步深入推进“机械化换人，自动化减人”，推进矿井数字化、网络化、智能化的改造建设。通过对井下主运输系统的改造，实现主运输系统无人值守集中控制，使矿井科技减人工作落到实处，促进效率提升、效益提高，使安全生产基础保障能力进一步提升。

1 某矿主运输系统概况

某矿主运输系统采用胶带集中连续运输，基本为“十”字型运输框架，主皮带为中部970 皮带，南部、中部、北部原煤分别通过南翼一部皮带和南翼二部皮带、1021 皮带、北翼皮带运输至1 号、2 号集中煤仓，随后至转载皮带，最后通过970 主皮带经上仓皮带拉运至地面。

某矿主运输系统给煤机10 台，包括970 主井皮带4 100 m 处1 台，转载皮带中部及机尾共4 台（两处给煤点），1021 皮带机尾1 台，南翼二部皮带机尾2 台，北翼皮带机尾2 台。

2 某矿主运输系统现状

运输线路长，设备数量多，分布范围广，需投入大量的人力物力对主运输系统进行维护，且井下环境恶劣，存在着瓦斯、顶板、煤尘等多方面危险因素，对井下操作维护人员的人身安全存在一定的威胁。所以，对该矿主运输系统集中控制改造迫在眉睫。

3 改造方案

970 主井皮带机房设集中控制室，利用现集控机房及设备，对集控系统进行扩容改造，对该系统7部皮带机及10 台给煤机增加控制系统、视频监控、综合保护装置、在线监测及信号传输设备，并将各系统运行情况通过光纤全部传输至地面机房实现集中控制、在线监测。将1021、南翼一部、二部更换为变频开关。

整个系统采用PLC＋上位机相结合的监测控制方式。每个PLC 站采用不低于西门子S7-1500（CPU1516）系统，所有模块均需具备热插拔功能，内部元器件全部采用进口优质产品，可实现控制、拖动、监测的无缝联接。控制部分与开关、变频器、皮带保护、给煤机、液压自动张紧装置、盘式制动器等其他相关的配套设施进行通讯，实现皮带机所有运行数据的监测与控制。变频控制系统以专用通讯和接口端子两种方式与PLC 相连，通过以太网络接入控制计算机，实现统一监测和控制。下页图1 为主运输系统集中控制示意图。

4 功能的实现

1）集中控制功能。通过组网方式实现集中控制，即一台操作员站同时控制多部带式输送机及配套设施的启动、停止、紧急停车闭锁、复位、运行方式选择等操作。

2）远程监测功能。通过集中控制监控系统实现对主运系统设备运行状态、数据、保护的实时监测。显示带式输送机的启停状态、电流、电压、功率、带速、温度、张力等保护的运行参数。显示煤仓的料位情况；显示二次破碎机、给煤机运行状态。

3）安全保护功能。将带式输送机装设的安全保护装置接入控制系统，保护动作情况在人机界面显示并记录于故障数据库[2]。堆煤保护动作持续时间大于200 ms 时，带式输送机将停止运行。

4）视频监视功能。机头、机尾、转载点、卸载点及各主要部位都安装视频监控装置，摄像装置选用具备红外功能的高清防爆摄像头。视频监控装置具备完整的存储、录像功能，存储时间不少于30 d。

图1 主运输系统集中控制示意图

5）语音报警功能。具备设备开机预警、异常告警、保护动作告警等，且有文字弹出窗口和声音提示。

6）故障记忆功能。当设备环节发生故障时，集控机房操作员站自动弹出实时故障报警窗口，告知故障的性质、种类及位置，所有故障记录可查询。

7）记录存储检索功能。历史数据库记录设备运行和保护装置动作情况，存储时间不少于带式输送机的使用寿命，具备多重模糊过滤、查找功能，并可以按照要求生成报表。

8）自诊断功能。系统能根据各保护动作信息对系统通讯、保护装置、设备情况等进行综合判断。

9）权限管理功能。分为管理员权限和操作员权限。管理员可以分配系统操作员账号和权限，以保证系统操作的安全性。操作员可设置登录密码，登录系统后进行系统运行操作。

10）对时功能。具备网络对时功能，实现系统内所有具备计时功能的设备时间与北京时间一致，误差不超过1 s。

11）计时功能。分别统计各台带式输送机本班、本日、本月、本年和全寿命累积运行时间。对于称重装置能够统计对应时段的累积运输量，并以此为标准结合其他运行参数综合评估设备健康状况，给出设备维护保养建议。

12）语音通讯功能。具备地面集控室和现场皮带机沿线语音扩播装置双向喊话功能。带式输送机沿线急停选用就地闭锁解锁和语音通话功能，便于操作迅速解除故障。

13）事件记录功能。系统可记录带式输送机的辅助设备，如保护装置、张紧装置、制动装置等辅助设备的启、停事件，并可查询、追溯。

14）系统扩展功能。管理员可以根据生产需要增加或减少原系统中的设备数量及控制功能。

5 应用效果

通过对该矿主运输系统集中控制改造，能够实现一站同时控制多部带式输送机及配套设施的各项操作，实时监测主运输系统和设备的运行状态及各项参数。通过系统数据分析即可远程精准掌控主运输系统运行状态、诊断故障原因、评估设备健康状况等，同时减少了井下作业人数，提高了工作效率，应用效果良好，符合煤矿智能化发展趋势。

6 结语

随着煤矿自动化水平的不断提高，高产高效综采工作面不断增加，煤炭运输环节的重要性更加凸显。对某矿主运输系统进行升级改造，实现对主运输系统所有胶带机及给煤机的集中控制，预留有前后级皮带的联锁接点，以实现顺煤流启停功能。通过集中控制平台上的一键启停操作，自动完成皮带机的系统逻辑控制、保护系统监控、应急联动等。通过集中控制系统对筒仓的料位进行实时监控，直观展示运输系统各个筒仓、煤仓煤量，便于值班人员及时调度和检修，为主运输系统的无人值守安全运行、稳定运行提供有力保障。主运输系统地面集中控制，井下无人操作，提高了胶带运输机现代化管理水平。