煤礦綜合自動化系統應用

卞希偉

摘要：表示堅決響應各國大力發展煤炭發電廠，促進煤炭工業轉型，確保煤炭發電廠的安全和效率，建立高效智能礦山，制定安全礦山的基本運作概念，并在晉城建立智能礦山試點項目，逐步將機械式、自動化和信息豐富的研究成果引入煤炭開發生產系統，開發一個由氣體排放、通風、主要運輸、輔助運輸等八個子系統進行綜合控制的煤炭監測和自動化平臺

關鍵詞：煤礦;自動化系統;應用;

引言

在煤炭礦井等井下活動中，最重要的施工工程是排出井下涌水，這要求排水系統必須萬無一失、可靠和安全，能順利、完全地將地下水排出地面。水泵控制系統作為井下排水系統不可或缺的系統，關系到后面對煤礦井的開采，其技術亟需提高，以提高總體礦井的開采速率和效率。而老式傳統井下水泵仍然以人工為主，使用的控制系統復雜紛繁、功能損耗大，不僅僅不能有效提高效率，而且提高了開采的成本，不利于礦井科技的發展。因此，井下水泵系統亟需向自動化、去人工化靠攏發展。

1煤礦綜合自動化系統設計原則

綜合自動化燃煤電廠的設計著重于創新與可靠性、適用性與易用性、透明度與控制、網絡化與共享、可擴展性與發展等原則，采用為未來發展而設計的先進設計理念，采用先進的技術方法構建全面、自動化的軟件平臺。利用環行交叉口系統有效地集成和組織整合數據，以實現數據的綜合分析。這包括氣泵、電源監控系統、空氣監測系統、主風扇系統、泵自動化系統和現場視頻監控。此外，中心和配送中心允許對井筒上下施工現場的肢體、設施和人員進行實時監測，以確保統一的煤層開采。

2自動化控制系統原理與組成

煤礦井下水泵控制系統不僅需要人工控制，更需要時時刻刻有自動監測等的功能。在整一個自動化控制系統內，最重要的是PLC控制器。它能夠對煤礦井下所有數據進行監控管理，并自動分析然后依據結果對水泵運行發布命令。該可編程邏輯控制器不僅僅能夠發出與控制臺相同的指令，也能對其他有關設備進行遠程網絡控制，并通過以太網把具體數據與狀況反饋到監控中心，與監控中心鏈接。地面控制中心：設置在調控中心內部的地面控制中心是自動化排水系統的核心，它選擇工控機作為操控臺，不僅僅接收數據并對礦井下有關設備進行監控，而且負責向控制器中傳輸相關的數據和具體狀態。通過以太網，地面控制中心能實現與其他網絡控制中心或監測分站實現控制與鏈接。在中國一些礦井中的以太網絡中心高效且快速，已到達千兆以上，完美適應了數字化礦山的開拓概念。水倉監測監控系統：按照類型劃分，我國煤礦井排水水倉類型可以劃分為小型水倉和中轉水倉。小型水倉與中轉水倉連接，當小型水倉的積水達到閾值之后，小型水倉中的積水將會通過水泵排到中轉水倉之中，當中轉水倉的積水達到閾值之后，又將通過水泵把中轉水倉中的水抽向主水倉。

3自動化系統的應用

3.1供電自動監控系統的設計與應用

當前礦井大多采用綜合自動化系統，如礦井安全監控系統、生產監控系統、電力監控系統、通風監控系統等，不斷推進礦井作業的自動化和信息化水平。礦井井下供電自動監控系統的功能要求方面，礦井井下電氣設備實現了過電流保護、漏電保護、保護接地三大保護，其過電流保護是指電氣設備和電纜的電流超出其額定電流，降低電氣設備和電纜出現短路、過負荷、斷相等過流故障幾率。漏電保護主要是對電網集中性漏電和分散性漏電的保護;保護接地是采用導線將電氣設備金屬外殼和框架與埋在地下的接地極相連，實現對電氣設備的保護。礦井井下供配電設備及綜合保護器的功能要求主要體現于以下方面：一是選擇性。保護裝置要具有動作的選擇性，能夠合理地選用保護方式，正確整定計算和調整試驗，較好地保證無故障設備繼續運行，最大程度縮減停電范圍。二是快速性。在電力系統的短路故障下，有極大的短路電流，使系統電壓大幅下降，影響系統運行的穩定可靠性。對此可以采用井下供配電設備和綜合保護器快速切除故障設備，保證非故障部分的正常穩定運行。三是靈敏性。保護裝置要具有足夠的靈敏性，能夠在系統出現故障時進行保護。四是可靠性。保護裝置要正確反映保護范圍內的正常運行和故障狀態，保證做到不誤動和不拒動。五是防越級跳閘。注重開關及保護設備的選型，要選取相同型號的開關及保護接線方式，避免保護方式不同而導致開關誤跳閘的問題。

3.2排水系統自動化設計

井下排水系統自動化軟件設計：軟件設計操作方式：由于煤礦是全自動化設計，故對軟件設計要求較高，需要萬無一失的設計。本文采用的設計方案是PLC系統，OLC設計應當符合井下排水系統的設計，并結合煤礦井下的情況，具體問題具體分析，要求在操作時候能夠根據具體情況作出不同的回應。應當注意的是，在設計該軟件系統時候，只有水泵處于停運的狀態，即水泵無法工作狀態，才能更換其他操作方式，若在水泵沒有停運的時候便更換其他操作方式，該系統應該及時提醒警示工作人員操作方式的變換，再進行下一步的操作，防止對水泵造成更大的傷害。井下排水自動化系統硬件設計：煤礦井下排水系統的硬件設計沒有軟件設計那么復雜，首先對PLC進行選型應用，應該根據井下情況對PLC類型進行選用。其次，要確保傳感器分配設計有效，傳感器對井下自動排水具有較大的影響，好的傳感器能提高排水系統的效率。

3.3煤礦通風系統自動化控制

自動化技術在煤礦通風系統中的應用，需要以大量的信息數據為支撐。同時，各項數據的采集需要重視信息的有效性，因此，這就需要強化對數據信息監測設備的管理工作，使用信息數據來完成全方位的技術處理工作，從而提供正確的處理反應，以此來強化通風系統的執行能力。并且應該結合實際情況，開展針對性的調控處理工作，結合監測信息數據，將各項有效數據傳遞到傳感器元件中，強化與煤礦礦井中各個區域之間數據的監測聯系，從而形成統一的整體。將數據應用于通風系統中，對于數據的處理也應該做到及時準確。目前在采集數據的過程中，實時監測工作的開展需要充分考慮到礦井中的空氣變化，空氣成分，礦井中的風壓風速以及礦井中溫度等方面的因素。為了能夠有效提升通風系統的運行效率，就需要強化監測系統的及時性，以便在遇到問題的時候能夠及時反饋到主機，并且針對具體問題提出解決方案，使整個通風系統處于穩定的運行狀態。

結束語

自動化碳水化合物系統打破了對大型系統信息的“孤島”管理，允許共享礦山信息，實現了整個礦山的統一布局和合作，從而改變了傳統的生產方式，這主要是為了滿足燃煤電廠的迫切安全需求，同時也符合經濟效益。（1）通過大型系統的自動探測、控制和報警等功能，縮短了手工規劃的時間差，大大提高了地雷的反應和清除能力。（2）通過自動化操作參數的實時運行、關鍵系統組件的故障排除和處置，減少了關鍵崗位人員，進一步貫徹“無人值守安裝、建設高效智能礦山”的理念。

參考文獻

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