矸石山绞车智能化无人值守技术的研究

晋纪岩

（冀中能源峰峰集团新屯矿，河北 邯郸 056201）

1 改造背景

冀中能源峰峰集团新屯矿矸石山绞车位于工业场区内，于1992 年安装。绞车型号为JK-2/20 型，厂家为洛阳矿山机械厂，主电机功率200kW，提升长度230 米，坡底20°。提升容器为自制箕斗、容量为3m³。钢丝绳为6×7-φ26，减速机速比1:20，最大提升速度为3.9m/s。电控变频器为2010年投入运行，电控为简易变频控制，经常发生定位偏差。矸石山绞车主电机功率200kW，运行过程中经常发生保护动作跳闸事故。矸石山每天三班运行，每班运行约7h，分双岗值守，运转需要定员8 人。

由于矸石山绞车机械系统使用年限长、设备老化；电控系统存在着故障多、效率低；矸石山绞车工作岗位用人多，所以，应对矸石山绞车机械系统及电控系统进行改造。

2 改造思路及主要内容

矸石山绞车改造方案主要涉及提升机机械系统、提升机配电部分改造、提升机电控系统、无人值守系统、矿用提升信号装置、视频监控装置等，实现绞车自动开、停车，减少操作人员，提高工作效率的目的。

开、停车的主要程序为：坡底装载→信号工打开钟→绞车上运→到达卸载点→信号工打停钟→绞车停车→箕斗卸载→信号工打下回钟→绞车下回→回到坡底位置→信号工打停工→绞车停车。

（1）提升机电控系统：提升机电控系统主要有两套可编程序控制器（PLC）、其主要功能是在PLC1 内由软件功能块完成，无人值守监控部分功能在PLC2 内由软件功能块完成。

（2）主要设备：安装变频器、滤波器、可编程控制器等设备。

（3）无人值守系统装置：无人值守系统装置主要有矿用隔爆型显示屏，矿用本安型控制显示箱CXH0.3/24X。

（4）保护系统：提升机装设安全保护装置、视频监控系统，以及人防系统、闸瓦在线监控系统、设备健康管理软件等系统。

进行系统改造后，提升机型号为JK-2×1.5P，滚筒直径2000mm，电机功率280kW，担负矿井提升矸石任务。

提升机装设有完善的安全保护装置和绞车房、矸石山斜坡全斜坡多方位视频监控系统，在车房的司机操作间内可以全方位监控绞车的运行情况和箕斗装载、运行全过程的情况，技术十分先进。

3 无人值守绞车当前技术比较

该绞车自动化无人值守技术在国内已经达到了先进水平，属于煤矿自动化无人值守技术在矸石山斜坡运输中的首次应用，具有自身独特的优势。其技术优势如下：

（1）采用无速度传感器矢量控制技术。采用先进的进口功率模块，功率损耗小。

（2）采用自动换向变频技术，将变频器网侧的不可控整流桥换成可控整流桥，当电动机减速制动时，从逆变器返回的再生功率使变频器内直流母线电压升高，变频器内计算机发出指令，使输入电流相位与电源电压相位相反将电动机再生能量反馈到电网中，实现电动机运行的能量再生制动。

（3）全数字控制系统采用双PLC 系统，构成“双线制”控制和安全保护。关键电路如安全电路、减速回路等均采用硬软件冗余设计。重大故障如等速超速、减速超速、过卷等故障均采用硬软件冗余设计，并具有三重保护，必要时可用继电器系统运行。

（4）采用绞车无人值守技术，提高智能化水平，绞车房内不用安排司机，通过坡头、坡底把勾工司机打钟，即可实现绞车的智能化开停车，效率极高。

（5）绞车安装有绞车智能化自动控制系统，斜坡人防装置，绞车闸瓦在线监测装置，矸石山斜坡全方位监控设备，提高了绞车的自动化水平。

（6）通过设备的自动化升级改造，达到了减少绞车司机岗位工的最终目的，实现了企业的高效、减人、自动化。

（7）利用高清摄像机采集箕斗、轨道图像，通过图像处理得到箕斗运输的实时情况，最后，通过控制系统实现画面动态显示。

（8）根据现有空载及轻载运行时间的记录，可以在现有基础上实现节能节排功能。

4 推广经济效益

（1）绞车自动化改造后，实现了矸石山绞车的自动化无人值守运行，矸石山绞车房不用每班安排专职绞车司机，实现了减人提效。

（2）原矸石山绞车事故率频繁，经常出现箕斗在矸石山尖无法翻落和箕斗在矸石山坡底装料后开车不及时、箕斗装满后流砟等情况。改造后，上述问题得到了彻底解决。

（3）可以实现无人操作，由于无人操作可以实现零伤亡、零违章，确保设备安全运转。

5 结语

矸石山绞车房无人值守自动化系统改造完成后，实现了绞车的安全、高效运行。同时，带动了煤矿企业的科技更新和实现了企业的减人提效，间接提高了企业的安全效益和经济效益，为企业未来的发展找到了进步的方向，具有较好的社会效益。