矸石山絞車智能化無人值守技術的研究

晉紀巖

（冀中能源峰峰集團新屯礦，河北 邯鄲 056201）

1 改造背景

冀中能源峰峰集團新屯礦矸石山絞車位于工業場區內，于1992 年安裝。絞車型號為JK-2/20 型，廠家為洛陽礦山機械廠，主電機功率200kW，提升長度230 米，坡底20°。提升容器為自制箕斗、容量為3m3。鋼絲繩為6×7-φ26，減速機速比1:20，最大提升速度為3.9m/s。電控變頻器為2010年投入運行，電控為簡易變頻控制，經常發生定位偏差。矸石山絞車主電機功率200kW，運行過程中經常發生保護動作跳閘事故。矸石山每天三班運行，每班運行約7h，分雙崗值守，運轉需要定員8 人。

由于矸石山絞車機械系統使用年限長、設備老化；電控系統存在著故障多、效率低；矸石山絞車工作崗位用人多，所以，應對矸石山絞車機械系統及電控系統進行改造。

2 改造思路及主要內容

矸石山絞車改造方案主要涉及提升機機械系統、提升機配電部分改造、提升機電控系統、無人值守系統、礦用提升信號裝置、視頻監控裝置等，實現絞車自動開、停車，減少操作人員，提高工作效率的目的。

開、停車的主要程序為：坡底裝載→信號工打開鐘→絞車上運→到達卸載點→信號工打停鐘→絞車停車→箕斗卸載→信號工打下回鐘→絞車下回→回到坡底位置→信號工打停工→絞車停車。

（1）提升機電控系統：提升機電控系統主要有兩套可編程序控制器（PLC）、其主要功能是在PLC1 內由軟件功能塊完成，無人值守監控部分功能在PLC2 內由軟件功能塊完成。

（2）主要設備：安裝變頻器、濾波器、可編程控制器等設備。

（3）無人值守系統裝置：無人值守系統裝置主要有礦用隔爆型顯示屏，礦用本安型控制顯示箱CXH0.3/24X。

（4）保護系統：提升機裝設安全保護裝置、視頻監控系統，以及人防系統、閘瓦在線監控系統、設備健康管理軟件等系統。

進行系統改造后，提升機型號為JK-2×1.5P，滾筒直徑2000mm，電機功率280kW，擔負礦井提升矸石任務。

提升機裝設有完善的安全保護裝置和絞車房、矸石山斜坡全斜坡多方位視頻監控系統，在車房的司機操作間內可以全方位監控絞車的運行情況和箕斗裝載、運行全過程的情況，技術十分先進。

3 無人值守絞車當前技術比較

該絞車自動化無人值守技術在國內已經達到了先進水平，屬于煤礦自動化無人值守技術在矸石山斜坡運輸中的首次應用，具有自身獨特的優勢。其技術優勢如下：

（1）采用無速度傳感器矢量控制技術。采用先進的進口功率模塊，功率損耗小。

（2）采用自動換向變頻技術，將變頻器網側的不可控整流橋換成可控整流橋，當電動機減速制動時，從逆變器返回的再生功率使變頻器內直流母線電壓升高，變頻器內計算機發出指令，使輸入電流相位與電源電壓相位相反將電動機再生能量反饋到電網中，實現電動機運行的能量再生制動。

（3）全數字控制系統采用雙PLC 系統，構成“雙線制”控制和安全保護。關鍵電路如安全電路、減速回路等均采用硬軟件冗余設計。重大故障如等速超速、減速超速、過卷等故障均采用硬軟件冗余設計，并具有三重保護，必要時可用繼電器系統運行。

（4）采用絞車無人值守技術，提高智能化水平，絞車房內不用安排司機，通過坡頭、坡底把勾工司機打鐘，即可實現絞車的智能化開停車，效率極高。

（5）絞車安裝有絞車智能化自動控制系統，斜坡人防裝置，絞車閘瓦在線監測裝置，矸石山斜坡全方位監控設備，提高了絞車的自動化水平。

（6）通過設備的自動化升級改造，達到了減少絞車司機崗位工的最終目的，實現了企業的高效、減人、自動化。

（7）利用高清攝像機采集箕斗、軌道圖像，通過圖像處理得到箕斗運輸的實時情況，最后，通過控制系統實現畫面動態顯示。

（8）根據現有空載及輕載運行時間的記錄，可以在現有基礎上實現節能節排功能。

4 推廣經濟效益

（1）絞車自動化改造后，實現了矸石山絞車的自動化無人值守運行，矸石山絞車房不用每班安排專職絞車司機，實現了減人提效。

（2）原矸石山絞車事故率頻繁，經常出現箕斗在矸石山尖無法翻落和箕斗在矸石山坡底裝料后開車不及時、箕斗裝滿后流砟等情況。改造后，上述問題得到了徹底解決。

（3）可以實現無人操作，由于無人操作可以實現零傷亡、零違章，確保設備安全運轉。

5 結語

矸石山絞車房無人值守自動化系統改造完成后，實現了絞車的安全、高效運行。同時，帶動了煤礦企業的科技更新和實現了企業的減人提效，間接提高了企業的安全效益和經濟效益，為企業未來的發展找到了進步的方向，具有較好的社會效益。