設備自動化控制系統在唐山礦0291 綜放工作面的應用

李振國

（開灤唐山礦業分公司，河北 唐山 063000）

1 概 況

隨著技術的進步、社會需求的變化，自動化控制技術在煤礦行業的應用越來越廣泛，使得機械可以代替人工作業，同時減少高溫、低溫、高危作業，改善勞動者的勞動條件和環境。本文對開灤唐山礦0291 綜放工作面自動化設備控制系統應用進行分析和總結。

唐山礦0291 工作面位于南五采區8、9 煤層，平均傾角24°，煤層平均厚度10.5 m，平均傾斜長度142 m，可采走向長度610 m，采用走向長壁綜合機械化放頂煤采煤法。

工作面主要設備有采煤機、液壓支架、刮板輸送機、膠帶輸送機、智能乳化泵站、自清洗綜合供水凈化站、礦用乳化液自動配液站、組合開關、移動電站、控制系統等，主要參數及型號見表1。

表1 0291 綜放工作面設備配套選型Table 1 Equipment selection for No.0291 fully mechanized caving face

2 工作面設備自動化集成控制系統

0291 工作面設備自動化集成控制系統主要包括地面控制視頻顯示系統、工作面設備控制系統、視頻監視系統、語音通信系統以及應急廣播系統，實現工作面刮板輸送機、轉載破碎機控制、工作面泵站及過濾站控制、膠帶輸送機控制和巡檢、語音系統控制、視頻系統顯示、綜采工作面數據上傳和控制、一鍵啟停功能、應急廣播等功能。

工作面井下主控制點位置位于0291 順槽膠帶輸送機機頭附近，實現井下工作面設備和外圍運輸系統的集中控制和顯示。工作面電站附近作為分控制點，可以實現工作面轉載機、破碎機的控制和顯示，作為工作面設備的控制的備用系統。順槽膠帶輸送機機頭控制點，實現順槽膠帶輸送機的控制和顯示。主運膠帶輸送機機頭控制點，實現膠帶輸送機控制、顯示和工作面泵站的控制。地面設置集控中心通過工業環網實現對井下0291 系統的顯示和遠程控制。

3 系統分析

3.1 工作面擴音通信裝置

實現刮板輸送機、膠帶輸送機組合開關、智能泵站的數據接收、傳輸。通過開放協議，與組合開關、主機進行雙向通信，實現在井下和地面監控中心對泵站、刮板輸送機、膠帶輸送機實時遠程自動監測、監控，界面細化至每臺設備，顯示運行狀態、電流、電壓、功率、時間、故障診斷、報警等。

3.2 視頻系統

3.2.1 工作面視頻系統

工作面視頻系統包括主運膠帶輸送機監控及巡檢、工作面監控、泵站監控。在工作面破碎機頭、轉載機處、前部刮板運輸機機頭和機尾、后部刮板運輸機機頭和機尾、工作面順槽膠帶輸送機機頭和機尾分別安裝1 臺攝像儀；主運膠帶輸送機機頭和機尾分別安裝1 臺攝像儀及巡檢機械人。數據通過光纖以太環網傳輸到井下集控中心和電站分中心進行顯示。工作面視頻可通過礦井環網上傳到地面，通過客戶端軟件或IE 瀏覽器對網絡攝像頭訪問，實現工作面現場在地面中心監控室和礦調度室實時監測、顯示。

3.2.2 礦用膠帶輸送機機器人巡檢

礦用膠帶輸送機巡檢機器人主要包括機器人本體、傳動系統、控制系統和通訊系統。機器人本體在柔性傳動系統的作用下，能夠實現從膠帶輸送機機頭到機尾的全線范圍內的移動巡檢。巡檢機器人能夠連續采集、存儲、傳輸現場的圖像、聲音、溫度、煙霧等數據，并對數據進行分析，判斷是否存在設備故障以及故障位置，如圖1 所示。

圖1 膠帶輸送機巡檢機器人Fig.1 Inspection robot for belt conveyor

圖2為巡檢機器人監控出異常。膠帶托輥磨擦或膠帶打滑等故障引起膠帶輸送機溫度上升，巡檢機器人采用紅外溫度探測儀，快速檢測皮帶機溫度，當檢測溫度超過設定值時緊急停止膠帶輸送機的運行。

圖2 巡檢機器人監控Fig.2 Monitoring of inspection robot

3.3 井下控制點顯示功能

主運膠帶輸送機控制點系統設備如圖3 所示。

圖3 主運膠帶輸送機控制點系統設備Fig.3 Control point system equipment of main belt conveyor

工作面自動化集成控制系統控制屏中實時顯示刮板輸送機、膠帶輸送機、泵站的運行模式，自動、單機、檢修狀態文字、圖像、通信狀態及相關開關的通信狀態等。

當主運膠帶輸送機某設備出現故障時，設備自動停止運轉，顯示屏上對應點由綠色變為紅色或黃色并閃動。監控員通過擴播系統通知巡檢員進行處理。

3.4 中央控制室軟件控制功能

中央控制室控制軟件可以啟停控制泵站、膠帶輸送機、轉載機、破碎機、刮板運輸機。井下控制器可分別啟停控制泵站、刮板輸送機及膠帶輸送機。控制軟件有故障復位功能。

4 結 論

（1） 唐山礦0291 綜放工作面設備實施自動化集成控制系統改變了傳統的操作工藝，實現了一鍵順序啟停控制，并實時監控設備的運轉情況，實現了對煤礦生產過程的檢測、控制、優化、調度、管理和決策，確保生產安全。

（2） 設備操作工轉變為巡檢工，主運膠帶輸送機由原來的6 人，減到3 人（1 名監控工、2 名巡檢工），降低50%，降低了員工作業強度，改善了工作環境。

（3） 工作面設備自動化控制系統的應用可以實時監測設備生產過程的微小異常，提前預警，使小的問題及時得到處理，減少了設備的非計劃停機頻率，提高設備運行效率。

（4） 唐山礦業分公司0291 綜放工作面采煤機、液壓支架還沒有進行自動控制，仍采用遙控和手動操作，同時后面放煤、噴塵等也仍然采用人工操作，沒有全面實現自動化。下一步計劃實現采煤機記憶截煤，在地質條件復雜、頂板破碎時輔助人工遠程干預；液壓支架通過電液控系統，實現支架跟隨采煤機作業移架及放煤自動化。