戴國明

【摘 要】 隨著我國煤礦生產(chǎn)事業(yè)的不斷發(fā)展，研究其地面生產(chǎn)電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)凸顯出重要意義。本文首先介紹了煤礦地面生產(chǎn)控制系統(tǒng)的主要組成，分析了煤礦地面生產(chǎn)系統(tǒng)自動化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀。在研究其電氣自動化控制系統(tǒng)存在問題的同時，探討了注重對煤礦地面生產(chǎn)系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)的治理。

【關(guān)鍵詞】 煤礦地面生產(chǎn)；電氣自動化；控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

一、前言

作為煤礦生產(chǎn)的重要組成部分之一，其地面生產(chǎn)電氣自動化控制系統(tǒng)在近期的得到了深入的發(fā)展。該項(xiàng)課題的研究，將會更好地提升電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水平，從而更好地保障煤礦地面生產(chǎn)的順利、高效、穩(wěn)定進(jìn)行。

二、煤礦地面生產(chǎn)控制系統(tǒng)的主要組成

1.煤礦礦井提升控制系統(tǒng)

煤礦礦井提升控制系統(tǒng)是煤礦地面生產(chǎn)控制系統(tǒng)的一個重要組成部分，一直以來，擁有先進(jìn)采煤技術(shù)的國家一直非常重視煤礦礦井提升控制系統(tǒng)的技術(shù)以及設(shè)備的研發(fā)，許多先進(jìn)的自動化控制技術(shù)被應(yīng)用到該領(lǐng)域，隨著技術(shù)的發(fā)展，煤礦礦井提升控制系統(tǒng)已經(jīng)開始逐步實(shí)現(xiàn)數(shù)字化以及集成化。煤礦礦井提升系統(tǒng)是礦井生產(chǎn)系統(tǒng)中的重要組成部分，是聯(lián)系地面和井下的咽喉要道，礦井提升系統(tǒng)擔(dān)負(fù)著提升全礦的煤、材料、設(shè)備及人員的重要工作。煤礦礦井提升系統(tǒng)可分為立井提升系統(tǒng)和斜井提升系統(tǒng)兩大類，劃分的標(biāo)準(zhǔn)是井筒是否傾斜，有傾斜稱為斜井提升系統(tǒng)，無傾斜稱為立井提升系統(tǒng)，無論是哪種提升系統(tǒng)，所包括的設(shè)備基本相同，主要有提升機(jī)、井架、天輪、提升容器以及裝卸載附屬設(shè)備等，所有的設(shè)備要成為一個整體，平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，就必須借助煤礦礦井提升控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。

2.煤礦帶式運(yùn)輸控制系統(tǒng)

煤礦帶式運(yùn)輸作為我國目前一種主要的煤礦運(yùn)輸方式，自20世紀(jì)80年代以來就不斷進(jìn)行技術(shù)革新，為了使煤礦帶式運(yùn)輸更加安全、更加有效，目前的帶式運(yùn)輸控制系統(tǒng)集成應(yīng)用光纖通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及電子電力技術(shù)等，多種科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用將煤礦帶式運(yùn)輸?shù)男蚀蟠筇岣?。借助各種可視化操作，煤礦帶式運(yùn)輸?shù)牟僮魅藛T能夠更加容易完成各項(xiàng)操作，實(shí)時了解帶式輸送機(jī)的運(yùn)行情況，及時發(fā)現(xiàn)、解決運(yùn)行過程中出現(xiàn)的各種問題，降低故障時間，可以說，正是先進(jìn)的煤礦帶式運(yùn)輸控制系統(tǒng)使煤礦的煤運(yùn)輸實(shí)現(xiàn)了高效率、高質(zhì)量以及高效益。

三、煤礦地面生產(chǎn)系統(tǒng)自動化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

20世紀(jì)80年代以來，帶式運(yùn)輸逐步成為我國高產(chǎn)高效礦井煤炭運(yùn)輸?shù)闹饕绞剑蚨芊駥?shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)的安全高效運(yùn)行，直接影響煤礦生產(chǎn)，局限于當(dāng)時的技術(shù)和裝備水平，我國煤礦帶式輸送機(jī)的控制仍以就地控制為主，每部輸送機(jī)都有各自的控制系統(tǒng)，分散操作，這種控制方式不僅需要較多的人力，而且工人勞動環(huán)境條件差，不具備對故障的記錄及綜合分析等功能，各種保護(hù)信號只能就地顯示，不便于科學(xué)管理。

為了保障煤炭安全運(yùn)輸，降低運(yùn)輸事故，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效，提高煤礦現(xiàn)代化管理程度，國內(nèi)科研院所、高校、生產(chǎn)廠家將計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、工業(yè)電視技術(shù)、光纖通信技術(shù)和電力電子技術(shù)等高新技術(shù)應(yīng)用于煤礦帶式輸送機(jī)控制中。在天地王坡煤礦地面生產(chǎn)系統(tǒng)自動化示范工程中，天地科技股份有限公司高新技術(shù)事業(yè)部對其多部帶式輸送機(jī)的集中控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)成套，其設(shè)計(jì)的主要原則是：以地面計(jì)算機(jī)統(tǒng)一控制為主，井下監(jiān)控為輔的控制方式，系統(tǒng)采用分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)由地面遠(yuǎn)程集中監(jiān)控中心、井下和井上若干個控制分站組成，通過PROFIBUS總線聯(lián)網(wǎng)傳輸信息。地面、井下的圖像和數(shù)據(jù)采用光纖傳輸。井下控制由多個控制分站組成，采用可編程控制器為核心的防爆兼本安型帶式輸送機(jī)自動控制裝置。

該系統(tǒng)由于實(shí)現(xiàn)了帶式輸送機(jī)的集中控制和監(jiān)視，可達(dá)到減員增效、大幅減少故障提高開機(jī)率；通過工業(yè)控制計(jì)算機(jī)等多種先進(jìn)的技術(shù)手段并輔以工業(yè)電視，提供了完善的監(jiān)控手段，操作人員能實(shí)時掌握帶式輸送機(jī)的運(yùn)行工況，充分保證了煤流運(yùn)輸?shù)倪B續(xù)性和安全可靠運(yùn)行；達(dá)到了高起點(diǎn)、高技術(shù)、高質(zhì)量、高效益、高效率的目標(biāo)，其技術(shù)水平先進(jìn)，達(dá)到了示范性的作用。

四、煤礦地面生產(chǎn)電氣自動化控制系統(tǒng)存在的問題

1.盡管我國的煤礦地面生產(chǎn)控制系統(tǒng)的研究和生產(chǎn)取得了豐碩的成果，但與擁有先進(jìn)采煤技術(shù)的國家相比，我國的煤礦地面生產(chǎn)控制系統(tǒng)還存在諸多的問題，如：安全可靠性還不能完全滿足長時間安全生產(chǎn)的需要、各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)也都呈現(xiàn)落后。煤礦地面生產(chǎn)控制系統(tǒng)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，涉及學(xué)科眾多，我國煤礦地面生產(chǎn)控制系統(tǒng)的落后，其實(shí)反應(yīng)的是各種學(xué)科的落后，從基礎(chǔ)的傳感器研究到自動化控制理論的研究，從系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想到制造工藝都呈現(xiàn)一定的落后態(tài)勢。

2.集成度不高是我目前煤礦地面生產(chǎn)控制系統(tǒng)存在的一個主要問題，許多煤礦花了較多的財(cái)力引進(jìn)各種先進(jìn)設(shè)備，但由于缺少總體規(guī)劃，各種設(shè)備都是在很長的跨度時間內(nèi)引入的，因此這些設(shè)備雖然很先進(jìn)，但卻自成一體，缺乏集成性，因此雖然引進(jìn)了設(shè)備，但卻并沒有如預(yù)期的那樣大大提高煤礦的生產(chǎn)效率。

3.煤礦地面生產(chǎn)系統(tǒng)是軟硬結(jié)合的系統(tǒng)，只有軟件和硬件相配備，才能高效運(yùn)轉(zhuǎn)。在我國的許多煤礦存在重視硬件、忽視軟件的問題，將大部分資金用于購置硬件，對相應(yīng)的軟件開發(fā)投入嚴(yán)重不足，由于相關(guān)的應(yīng)用軟件不完善，整個煤礦地面生產(chǎn)系統(tǒng)的自動化水平受到極大的限制。

4.煤礦地面生產(chǎn)控制系統(tǒng)中各種硬件產(chǎn)生的信息利用率不高，缺乏綜合利用，降低了整個系統(tǒng)的自動化水平。如果系統(tǒng)中大量硬件設(shè)備采集的信息只是用于本地顯示，無法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)資源的共享，就無法實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)的有效控制，因此要打破系統(tǒng)中的信息孤島，讓系統(tǒng)中各個硬件設(shè)備采集的信息共享，提高整個系統(tǒng)的綜合利用效率。

5.煤礦地面生產(chǎn)控制系統(tǒng)的一大發(fā)展方向是智能化，但我國煤礦地面生產(chǎn)控制系統(tǒng)智能化水平普遍較低，一個系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)智能化，除了要實(shí)現(xiàn)對實(shí)時、歷史的數(shù)據(jù)存儲外，還需要有分析、處理這些數(shù)據(jù)的能力，實(shí)現(xiàn)自我決策或?yàn)槿斯Q策提供各種處理后的數(shù)據(jù)。

五、注重對煤礦地面生產(chǎn)系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)的治理

1.小粒度篩分

在地面生產(chǎn)系統(tǒng)中煤炭水分稍大會給小粒度篩分帶來很大困難。有時整個篩網(wǎng)被堵住而難于進(jìn)行生產(chǎn)。雖然等厚篩、概率篩、弛張篩、琴弦篩等在生產(chǎn)中也有應(yīng)用，但由于各種原因都沒有得到很好的推廣，制約著煤炭產(chǎn)品品種的增加和經(jīng)濟(jì)效益的增長。

2.地面生產(chǎn)系統(tǒng)的合理布局

煤礦地面生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)盡可能減少占地面積。對于普通膠帶輸送機(jī)，其上運(yùn)傾角僅為16°-18°，增大了廠房間的距離，同時占地面積增加。盡管各種類型的大傾角和垂直膠帶機(jī)已開始推廣，但在生產(chǎn)系統(tǒng)中應(yīng)用并不多。

3.抑制煤塵

從保護(hù)工人的身體健康，實(shí)現(xiàn)文明生產(chǎn)的長遠(yuǎn)利益出發(fā)，應(yīng)當(dāng)盡力消除煤礦煤塵污染。當(dāng)采用吸塵方法時，就要對設(shè)備密封，從而影響對設(shè)備運(yùn)輸情況的觀察，檢修設(shè)備時，若拆除密閉設(shè)施后不及時恢復(fù)，就不能保證除塵效果。要對煤塵進(jìn)行綜合性治理，高度重視，像維護(hù)生產(chǎn)設(shè)備那樣重視維護(hù)除塵設(shè)施的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

4.噪音的消除

要盡量減小物料的落差，尤其對于大塊矸石、大塊煤炭，在轉(zhuǎn)載處從布置上要盡可能減小其垂直落差，以減小對溜槽沖撞聲音。要盡可能選用消聲材料降低噪聲。如對溜槽、金屬料斗用廢舊膠帶或其它物品包扎起來，尤其在落料沖撞處要墊實(shí)。布置設(shè)備時盡可能使設(shè)備直接銜接，減少溜槽的長度和落差，寧可增加一些短的運(yùn)輸機(jī)械或給料機(jī)也要避免布置過長的溜槽。

六、結(jié)束語

通過對煤礦地面生產(chǎn)電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的相關(guān)研究，我們可以發(fā)現(xiàn)，其控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有賴于對當(dāng)今現(xiàn)狀的深入研究，以及多方面控制因素的掌握，有關(guān)人員應(yīng)該從煤礦地面生產(chǎn)的客觀實(shí)際出發(fā)，制定最合適的控制系統(tǒng)方案。

參考文獻(xiàn)：

[1]彭里.電氣自動化在我國煤礦的發(fā)展現(xiàn)狀及未來展望[J].科學(xué)之友.2011（17）：88-89.

[2]宗立軍.電氣自動化在我國煤礦的發(fā)展現(xiàn)狀探析[J].城市建設(shè).2012（20）：102-103.

[3]董西平.淺談單片機(jī)在煤礦電氣自動化中的應(yīng)用[J].中國電子商務(wù).2012（14）：90-92.

[4]湯計(jì)格，仵允章，王川等.論煤礦機(jī)械設(shè)備電氣自動化技術(shù)應(yīng)用[J].大觀周刊.2010（34）：10-12.

[5]趙鵬飛.淺析如何做好煤礦機(jī)電運(yùn)輸[J].中國化工貿(mào)易.2013（12）：58-62.