浅谈煤矿地面生产电气自动化控制系统的设计

戴国明

【摘 要】 随着我国煤矿生产事业的不断发展，研究其地面生产电气自动化控制系统的设计凸显出重要意义。本文首先介绍了煤矿地面生产控制系统的主要组成，分析了煤矿地面生产系统自动化技术发展现状。在研究其电气自动化控制系统存在问题的同时，探讨了注重对煤矿地面生产系统薄弱环节的治理。

【关键词】 煤矿地面生产；电气自动化；控制系统；设计

一、前言

作为煤矿生产的重要组成部分之一，其地面生产电气自动化控制系统在近期的得到了深入的发展。该项课题的研究，将会更好地提升电气自动化控制系统的设计水平，从而更好地保障煤矿地面生产的顺利、高效、稳定进行。

二、煤矿地面生产控制系统的主要组成

1.煤矿矿井提升控制系统

煤矿矿井提升控制系统是煤矿地面生产控制系统的一个重要组成部分，一直以来，拥有先进采煤技术的国家一直非常重视煤矿矿井提升控制系统的技术以及设备的研发，许多先进的自动化控制技术被应用到该领域，随着技术的发展，煤矿矿井提升控制系统已经开始逐步实现数字化以及集成化。煤矿矿井提升系统是矿井生产系统中的重要组成部分，是联系地面和井下的咽喉要道，矿井提升系统担负着提升全矿的煤、材料、设备及人员的重要工作。煤矿矿井提升系统可分为立井提升系统和斜井提升系统两大类，划分的标准是井筒是否倾斜，有倾斜称为斜井提升系统，无倾斜称为立井提升系统，无论是哪种提升系统，所包括的设备基本相同，主要有提升机、井架、天轮、提升容器以及装卸载附属设备等，所有的设备要成为一个整体，平稳运转，就必须借助煤矿矿井提升控制系统来实现。

2.煤矿带式运输控制系统

煤矿带式运输作为我国目前一种主要的煤矿运输方式，自20世纪80年代以来就不断进行技术革新，为了使煤矿带式运输更加安全、更加有效，目前的带式运输控制系统集成应用光纤通信技术、网络技术、计算机技术以及电子电力技术等，多种科学技术的应用将煤矿带式运输的效率大大提高。借助各种可视化操作，煤矿带式运输的操作人员能够更加容易完成各项操作，实时了解带式输送机的运行情况，及时发现、解决运行过程中出现的各种问题，降低故障时间，可以说，正是先进的煤矿带式运输控制系统使煤矿的煤运输实现了高效率、高质量以及高效益。

三、煤矿地面生产系统自动化技术发展现状

20世纪80年代以来，带式运输逐步成为我国高产高效矿井煤炭运输的主要方式，因而能否实现带式输送机的安全高效运行，直接影响煤矿生产，局限于当时的技术和装备水平，我国煤矿带式输送机的控制仍以就地控制为主，每部输送机都有各自的控制系统，分散操作，这种控制方式不仅需要较多的人力，而且工人劳动环境条件差，不具备对故障的记录及综合分析等功能，各种保护信号只能就地显示，不便于科学管理。

为了保障煤炭安全运输，降低运输事故，实现高产高效，提高煤矿现代化管理程度，国内科研院所、高校、生产厂家将计算机控制技术、网络技术、工业电视技术、光纤通信技术和电力电子技术等高新技术应用于煤矿带式输送机控制中。在天地王坡煤矿地面生产系统自动化示范工程中，天地科技股份有限公司高新技术事业部对其多部带式输送机的集中控制系统进行了设计成套，其设计的主要原则是：以地面计算机统一控制为主，井下监控为辅的控制方式，系统采用分布式计算机控制系统，控制系统由地面远程集中监控中心、井下和井上若干个控制分站组成，通过PROFIBUS总线联网传输信息。地面、井下的图像和数据采用光纤传输。井下控制由多个控制分站组成，采用可编程控制器为核心的防爆兼本安型带式输送机自动控制装置。

该系统由于实现了带式输送机的集中控制和监视，可达到减员增效、大幅减少故障提高开机率；通过工业控制计算机等多种先进的技术手段并辅以工业电视，提供了完善的监控手段，操作人员能实时掌握带式输送机的运行工况，充分保证了煤流运输的连续性和安全可靠运行；达到了高起点、高技术、高质量、高效益、高效率的目标，其技术水平先进，达到了示范性的作用。

四、煤矿地面生产电气自动化控制系统存在的问题

1.尽管我国的煤矿地面生产控制系统的研究和生产取得了丰硕的成果，但与拥有先进采煤技术的国家相比，我国的煤矿地面生产控制系统还存在诸多的问题，如：安全可靠性还不能完全满足长时间安全生产的需要、各项技术性能指标也都呈现落后。煤矿地面生产控制系统是一个复杂的系统，涉及学科众多，我国煤矿地面生产控制系统的落后，其实反应的是各种学科的落后，从基础的传感器研究到自动化控制理论的研究，从系统的设计思想到制造工艺都呈现一定的落后态势。

2.集成度不高是我目前煤矿地面生产控制系统存在的一个主要问题，许多煤矿花了较多的财力引进各种先进设备，但由于缺少总体规划，各种设备都是在很长的跨度时间内引入的，因此这些设备虽然很先进，但却自成一体，缺乏集成性，因此虽然引进了设备，但却并没有如预期的那样大大提高煤矿的生产效率。

3.煤矿地面生产系统是软硬结合的系统，只有软件和硬件相配备，才能高效运转。在我国的许多煤矿存在重视硬件、忽视软件的问题，将大部分资金用于购置硬件，对相应的软件开发投入严重不足，由于相关的应用软件不完善，整个煤矿地面生产系统的自动化水平受到极大的限制。

4.煤矿地面生产控制系统中各种硬件产生的信息利用率不高，缺乏综合利用，降低了整个系统的自动化水平。如果系统中大量硬件设备采集的信息只是用于本地显示，无法实现系统资源的共享，就无法实现整个系统的有效控制，因此要打破系统中的信息孤岛，让系统中各个硬件设备采集的信息共享，提高整個系统的综合利用效率。

5.煤矿地面生产控制系统的一大发展方向是智能化，但我国煤矿地面生产控制系统智能化水平普遍较低，一个系统要实现智能化，除了要实现对实时、历史的数据存储外，还需要有分析、处理这些数据的能力，实现自我决策或为人工决策提供各种处理后的数据。

五、注重对煤矿地面生产系统薄弱环节的治理

1.小粒度筛分

在地面生产系统中煤炭水分稍大会给小粒度筛分带来很大困难。有时整个筛网被堵住而难于进行生产。虽然等厚筛、概率筛、弛张筛、琴弦筛等在生产中也有应用，但由于各种原因都没有得到很好的推广，制约着煤炭产品品种的增加和经济效益的增长。

2.地面生产系统的合理布局

煤矿地面生产系统设计中应尽可能减少占地面积。对于普通胶带输送机，其上运倾角仅为16°-18°，增大了厂房间的距离，同时占地面积增加。尽管各种类型的大倾角和垂直胶带机已开始推广，但在生产系统中应用并不多。

3.抑制煤尘

从保护工人的身体健康，实現文明生产的长远利益出发，应当尽力消除煤矿煤尘污染。当采用吸尘方法时，就要对设备密封，从而影响对设备运输情况的观察，检修设备时，若拆除密闭设施后不及时恢复，就不能保证除尘效果。要对煤尘进行综合性治理，高度重视，像维护生产设备那样重视维护除尘设施的正常运转。

4.噪音的消除

要尽量减小物料的落差，尤其对于大块矸石、大块煤炭，在转载处从布置上要尽可能减小其垂直落差，以减小对溜槽冲撞声音。要尽可能选用消声材料降低噪声。如对溜槽、金属料斗用废旧胶带或其它物品包扎起来，尤其在落料冲撞处要垫实。布置设备时尽可能使设备直接衔接，减少溜槽的长度和落差，宁可增加一些短的运输机械或给料机也要避免布置过长的溜槽。

六、结束语

通过对煤矿地面生产电气自动化控制系统设计的相关研究，我们可以发现，其控制系统的设计有赖于对当今现状的深入研究，以及多方面控制因素的掌握，有关人员应该从煤矿地面生产的客观实际出发，制定最合适的控制系统方案。

参考文献：

[1]彭里.电气自动化在我国煤矿的发展现状及未来展望[J].科学之友.2011（17）：88-89.

[2]宗立军.电气自动化在我国煤矿的发展现状探析[J].城市建设.2012（20）：102-103.

[3]董西平.浅谈单片机在煤矿电气自动化中的应用[J].中国电子商务.2012（14）：90-92.

[4]汤计格，仵允章，王川等.论煤矿机械设备电气自动化技术应用[J].大观周刊.2010（34）：10-12.

[5]赵鹏飞.浅析如何做好煤矿机电运输[J].中国化工贸易.2013（12）：58-62.