西曲矿井下主运煤远程控制系统的实践

李慧宾

（西山煤电集团西曲矿，山西 古交 030200）

1 工程概况

西山煤电集团西曲矿主运煤系统包含8 条带式输送机和3 台给煤机，运输线全长4425m。该煤矿原煤运输路线长、环节多、运行时间长，主运煤系统生产现状不容乐观。因此对矿主运煤系统进行了远程集中控制系统的改造建设，建设对象如表1 所示。

该煤矿主运煤原控制系统设备繁杂，设备之间不能有效兼容，因此各部带式输送机之间无法形成自动联锁。由于机道运行环境差、投入运行时间长致使部分带式输送机控制系统故障现象频出，表现为语音对讲装置损坏、保护误动作等。

改造优化带式输送机集中控制系统可对二坑带式输送机、给煤机等设备实现远程集中控制，可以大幅度提高煤炭运输系统的管理水平和运行效率，并且带式输送机运行与给煤机运行实现了联锁。胶带集控系统包含胶带各种保护，设备发生故障能自动进行报警并及时维修，提高运行的安全性。改造后的远程集中控制方式可直接由主控机房控制胶带启动停止，也可实现带式输送机出现紧急故障时自动发出急停指令，实现胶带运输系统现场岗位的无人值守。

表1 主运煤系统集中控制对象具体参数

2 主运煤系统集中控制的建设

2.1 KJ161型矿用胶带输送机监控系统的应用

K161 型矿用胶带运输监控系统是基于现场总线的一套新型的胶带运输监控系统，该系统具有常规胶带运输监控系统的功能，同时具有以下特点：

（1）多种接口方式：系统配置有以太网、RS485 接口，易与其他系统或设备连接，便于扩展。

（2）即插即用：可配置各种检测保护装置，采用接插连接方式，可自动识别沿线监测设备的类型、位置。

（3）地面胶带集控系统、IP 广播系统和工业电视监控系统构成远程监控系统，可以在地面上远程控制井下胶带，远程对井下进行扩播喊话，能够监测各设备的运行状态、记录故障等。

2.2 KXT23矿用IP网络广播系统的应用

针对该矿网络广播系统存在长距离音频功率传送布线困难、损耗大、音质不佳、维护管理复杂、互动性能差等问题，开发了基于TCP/IP 协议的KXT23 矿用IP 网络广播系统。

2.3 KJ32A型光纤工业电视监视系统

KJ32A 型光纤工业电视监视系统具有防爆、抗低温、防雷击等特点。本系统利用光纤作为传输介质，前端摄像机具有模拟和数字两种制式，具有完善的录像服务、报警服务、网络代发等功能，可以与其他监控系统联网进行数据交换。

3 主运煤远程控制系统的组成

在地面集控室设置2 套研华工控机、组态软件、IP 扩播软件和相应的通信设置、硬盘录像机、视频显示器等实现系统的地面集控功能、语音扩播功能和视频显示和存储功能。

在地面设置1 台千兆交换机、井下设置1 台矿用隔爆兼本安型千兆交换机实现集控、视频和语音信号的传输。

系统在各带式输送机头设置一台KJD5 可编程控制机、一台KDW210 隔爆兼本安电源继电器箱控制设备的开/停，带式输送机机头配置速度、烟雾、堆煤、温度、洒水、张力传感器等保护传感器；带式输送机沿线每100m 处安装一台急停闭锁开关。另外，在各带式输送机头配置一台KXT23.1A 扩播接口，沿线每100m 处安装一台KXT22.2 通信信号装置分机，在沿线的适当位置安装跑偏及纵撕传感器。

煤仓上口配置一台GUL60 矿用本安型雷达料位计对煤仓煤位进行测量，信号传输至可编程控制箱，每个带式输送机头、给煤机落煤点配置一台摄像头。

4 主运煤远程控制系统的功能分析

4.1 胶带控制系统控制功能

胶带控制系统具备地面集控、就地自动控制和就地手动工作方式。

（1）地面集控：井下控制站接收来自集控室的启车和停车指令，自动按顺序启动各胶带、运行、联锁与保护、停车全过程的控制和监测。

（2）就地自动控制：由操作员在带式输送机头根据胶带工况，一键启停单条胶带，此时胶带与前级存在联锁关系。

（3）就地手动：此方式为人工手动操作，不需闭锁，主要用于检修试车。

控制站均采用可编程控制机作为主控制器，完成带式输送机的运行、保护、通信、信号和显示功能。

4.2 胶带控制系统显示功能

（1）带式输送机的状态信号：具有显示各电机的开停状态、制动闸的状态、运行状态等工况的状态显示功能。

（2）显示带式输送机跑偏、闭锁、纵撕、滚筒超温、打滑、烟雾、堆煤、洒水、张力下降保护等状态的显示和报警功能。

（3）具有对胶带速度、滚筒温度、煤仓煤位、胶带张力等模拟量显示功能。

（4）胶带启车预估、打点联络和语音通话功能。

4.3 胶带控制系统保护功能

系统具有带式输送机跑偏、速度检测、打滑和超速保护、沿线急停闭锁和故障位置检测、堆煤检测、滚筒温度检测、自动灭火洒水、烟雾检测、带式输送机纵撕保护等完善的检测保护功能。

4.4 系统组网功能

本系统可以通过上位机的以太网接口接入矿井自动化平台，将集控系统数据上传给自动化平台进行数据共享。

4.5 矿用IP网络广播系统

（1）自动播放功能：系统可按照音频服务器先设置在终端中的播放列表，自动播放或停止播放存储在终端存储卡上的曲目。

（2）联机功能：配合KXT22.1 和KXT22.2 语音信号装置，可以实现井上、带式输送机头和沿线的实时对讲功能。

4.6 工业电视系统

（1）通过设置在井下带式输送机头的摄像仪，井上集控中心可以观察到带式输送机头和给煤机的运行状态。

（2）系统具有存储视频图像功能。

（3）系统有在监视器上分屏、单屏观察视频图像功能。

（4）视频监控系统配合IP 语音信号装置可以实现井下胶带的远程调度控制。

4.7 主要设备功能及性能

（1）KJD5 矿用本安型可编程控制机可用于有瓦斯及煤尘爆炸危险的煤矿井下。该控制机采用模块化设计，配置灵活，汉字显示，语句表、梯形图编程。

（2）KDW210 型矿用隔爆兼本安电源继电器箱适用于煤矿井下，为KJD5 矿用本安型可编程控制机（PLC）或其他矿用监控设备提供本安型电源。

（3）KXT22 语音通信装置主要实现工作面的语音报警和语音通信功能，实现工作面人员的语音沟通。

（4）GUL60 矿用本安型雷达物位传感器采用雷达测距原理，用来测量煤仓、水仓等储料仓的料位高度。

（5）KXT23.1A 矿用本安型IP 网络广播终端，主要功能：定时播放广播、扩音对讲、监听，可与KXT22.1、KXT22.2 扩音装置联机通话。

5 效益分析

（1）主运煤远程控制系统的应用，使得胶带输送机运行与给煤机运行实现联锁，集中控制系统还包含各种保护，能自动及时发现故障点。设备发生故障时，系统便能显示出故障情况或发出报警信号，便于及时处理，从而提高主运煤系统运行的安全性。

（2）主运煤系统集中控制的IP 网络广播系统配置扩播电话和启动前的全线语音告警装置，大大提高了井上调度与井下现场作业人员的协调与沟通能力。且该广播系统预留了与紧急避险扩播系统串接的端口，缩减了在主运煤系统中紧急避险广播设备的投入，减少了成本支出。

（3）主运煤系统集中控制系统运行后实现了井下8 条胶带输送机和3 台给煤机的无人值守，在地面集中控制主控机房安排司机进行胶带输送机的远程启、停操作和远程监控。可以节约人力工资300 万元/a。

（4）该煤矿以往主运煤系统为逆煤流启车，在上次生产班结束后，运输系统胶带上的煤炭都已经卸净，再次启动的运输系统从煤炭进入系统到煤炭流出系统需要30~60min，整个下游的胶带都在空转等煤，造成了电能消耗和带式输送机械磨损。通过对集中控制系统运行逻辑的优化设计，实现了系统的顺序闭锁功能：系统重载按逆煤流启动，空载也可按顺煤流启动、顺煤流停车的集控方式。使用原控制逻辑时主运煤系统月平均耗电量为22 万度，使用系统重载按逆煤流启动空载按顺煤流启动、顺煤流停车的集控方式后月平均耗电量为19.95万度。

（5）避免胶带输送机无煤空转，减少对输送机运转部位如滚筒和托辊的使用损耗以及胶带的磨损，延长了零部件及设备的使用寿命，节约了成本。