主井自动化无人值守系统的实践

2019-02-12穆宝瑞

山东煤炭科技 2019年8期

穆宝瑞

（霍州煤电集团李雅庄煤矿调度室，山西霍州 031400）

1 工程概况

霍州煤电集团李雅庄煤矿主井提升系统为塔式多绳摩擦提升机，滚筒直径3.25m，井简直径5m，提升高度712.7m，箕斗载重12t。提升机最大提升速度7.99m/s，4 根Ф32mm 主钢丝绳；双电机拖动，功率800kW。井底装载方式为煤仓给煤机→胶带装煤→定量斗定量装载→箕斗提升至井口；卸载方式为卸载曲轨自动卸载。

该矿主井提升系统改造前存在的问题主要表现在以下方面：

（1）提升系统电机采用交流绕线式进行串电阻调速，导致系统故障频发，耗能较高。

（2）原煤提升量大，提升过程中人员操作程序多，人员长时间操作易出现误操作，并且在生产流程中各个环节的衔接上耽搁提升时间。

（3）用工多，未达到减员提效的目的。

（4）未实现生产流程实时监控和故障自动检测报警，不利于工程技术人员和调度人员掌握实时生产信息。

为了解决以上问题，工程技术人员完成了对主井提升系统的全自动化控制改造，实现了自动化、程序化控制，减少了提升人为不安全因素，提高了提升安全系数和生产效率。

2 主井提升系统自动化技术改造方案

（1）对电控系统进行变频调速PLC 控制改造，实现平稳启动与停止，提高系统的安全可靠性；

（2）对装载与信号系统进行改造，实现定重装载、装载与信号传输的自动化，最终实现主井提升系统自动装卸载、自动发出开/停车信号、提升机的自动启动与停车的自动化控制，实现无人值守；

（3）完善和增加提升系统的各项保护，修改保护系统原有程序，实现自动化；增加煤位开关、称重、轴承温度、减速箱温度检测等功能的自动化控制程序。

3 自动化控制系统的关键技术分析

3.1 提升机变频调速及自动化运行技术

主井提升机PLC 交流高压变频电控系统采用FX2NPLC 操作系统、高压变频系统及上位机监控系统，主回路采用高压变频器，可实现正力情况下的变频提升和负力提升情况下的能量回馈，使用光电编码器进行提升容器位置、速度的测量，并有数字式深度指示及上位监控系统。改造方案采用变频器可以实现提升机的恒加速和恒减速控制，实现电动机的软启动，有效降低提升事故的发生，且具有较好的节能效果。改造系统应用后能够实现过卷、过速、过负荷及欠电压、限速保护，以及急停、高压联跳、通信故障、测速断线保护，并能实现定点过速、错向运行等故障的检测。

3.2 提升容器的自动装卸载及信号自动传递技术

主井装载定量的精确度直接影响着矿井安全生产，是确保矿井实现“以钩定产”的重要依据。主井提升信号系统是原煤生产的关键环节，信号装置的可靠运行能够有效地提高提升机的提升效率。李雅庄煤矿原主井提升信号系统与定量装载装置操作过程繁琐，操作期间易出现误操作，影响矿井提升设备的使用效率和安全性能，不能实现生产流程实时监控和故障自动检测报警，不利于工程技术人员和调度人员掌握实时生产信息。一套安全性能高、精确度高的提升机信号与计量控制系统是实现主井提升系统全自动化运行的必要条件。

KD10 型主井提升机信号与计量控制系统通过KJD10-1 提升机房信号控制柜、一个KD10-2 卸载站信号控制柜、一个KD10-3 装载站信号控制柜对主井系统的装载、卸载、信号传输进行控制，它不仅杜绝了超载、欠载运行，提高了主提升系统的稳定性和可靠性，还实现了免维护、直接监控故障报警等功能。KJD10 型主井提升机信号与计量控制系统的安装改造为主提升系统自动化控制的实现提供了必要条件。

KJD10 主井定量装载控制与提升信号装置主要包括装载控制系统、卸载控制系统以及信号系统。装载控制系统安装在装取站，自动定量装载，装载完成后向提升机房发出准备就绪信号。卸载控制系统安装于卸载站，控制煤从箕斗中自动卸载到卸载站煤仓，卸载完成后综合装载信号向提升机发出可以提升信号。

此套系统在定量斗下方安装了一个液压测重定量装置，煤流经给煤机、带式输送机进入定量斗，当装载质量达到设定质量时，液压测重定量装置通过传感器向装载控制系统发出信号，停止装载工作。然后打开定量斗将煤装于箕斗内，完成装煤过程，就绪后信号发出。装载站的防爆控制箱内部PLC 将就绪信号传送到提升机房，最终向提升机发出可以提升的信号。