<tbody id="y7ngp"></tbody><dd id="y7ngp"></dd>

  • 綜采無(wú)人工作面的整體設計與實(shí)現方法的構想
    日期:2022年04月22日     新聞分類(lèi): 董事長(cháng)寄語(yǔ)      瀏覽:5421次
    內容導讀:付國軍 楊明亮 許太山付國軍 山西科達自控工程技術(shù)有限公司,山西 太原 030006楊明亮 陽(yáng)泉蔭營(yíng)煤礦 山西 陽(yáng)泉 045000許太山 晉城煤業(yè)集團 山西 晉城 048000    摘要:綜采工作面的無(wú)人化和少人化是解決煤礦安全

    付國軍  楊明亮  許太山
    付國軍 山西科達自控工程技術(shù)有限公司,山西 太原  030006
    楊明亮 陽(yáng)泉蔭營(yíng)煤礦 山西 陽(yáng)泉 045000
    許太山 晉城煤業(yè)集團 山西 晉城 048000

    摘要:綜采工作面的無(wú)人化和少人化是解決煤礦安全的核心課題,指出應從綜采系統的整體角度來(lái)思考自動(dòng)化采煤?jiǎn)?wèn)題,并將綜采工作面的設備分為生產(chǎn)設備、輔助設備、工作面控制中心;介紹了綜采無(wú)人工作面的組成,給出了綜采無(wú)人工作面的系統架構及特點(diǎn);最后闡述了綜采無(wú)人工作面可達到的預期效果。
    關(guān)鍵詞:綜采無(wú)人工作面;自動(dòng)化采煤;無(wú)人值守;綜采設備
    0 引言
    煤礦是國民經(jīng)濟必不可少的基礎性行業(yè),但我國煤礦安全形勢不容樂(lè )觀(guān),事故頻發(fā),百萬(wàn)噸死亡率比發(fā)達國家高很多。筆者認為,要提高煤礦的安全水平,減少人員傷亡,需要行業(yè)相關(guān)領(lǐng)導提高認識水平,加大制度建設和執行力度;更重要的是加大技術(shù)的研究力度,實(shí)現無(wú)人化開(kāi)采。煤礦生產(chǎn)的無(wú)人值守是煤礦生產(chǎn)發(fā)展的必由之路,是解決目前煤礦事故頻發(fā)難題的最終辦法。而采掘工作面的自動(dòng)化又是整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節的重中之重。由于綜采是我國煤礦最主要的采煤工藝,因此綜采工作面的無(wú)人化和少人化是解決煤礦安全的核心課題。解決這一難題的關(guān)鍵是從采煤工藝的角度來(lái)主導綜采工作面設備的自動(dòng)運行及配合,即從綜采系統的整體角度來(lái)思考自動(dòng)化采煤?jiǎn)?wèn)題。
    綜采工作面是煤礦生產(chǎn)最前沿的工作環(huán)節,也是最復雜的工作環(huán)節。其設備數量多,設備之間互相制約、相互協(xié)調,任何單一設備都無(wú)法脫離其它設備而單獨完成任務(wù)。同時(shí)這些設備的任何一個(gè)動(dòng)作還受地質(zhì)條件的限制。一個(gè)標準的綜采工作面一般要由200~300臺設備構成,核心設備有采煤機、刮板運輸機、液壓支架、轉載機、破碎機和帶式運輸機,其中僅液壓支架就多達100~250架,實(shí)現自動(dòng)化的難度很大。隨著(zhù)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展以及采煤工藝的不斷深入,在地質(zhì)條件允許的情況下實(shí)現自動(dòng)化采煤逐漸具備了可行性。晉城煤業(yè)集團古書(shū)院礦自動(dòng)化綜采工作面已開(kāi)始下井試運行,已完成三個(gè)工作面。陽(yáng)泉蔭營(yíng)煤礦的薄煤層自動(dòng)化綜采工作面也已投入運行。筆者從這兩個(gè)自動(dòng)化綜采工作面的設計和實(shí)施過(guò)程中發(fā)現,要想實(shí)現綜采工作面的自動(dòng)化運行,必須對綜采工作面的設備重新認識和定位,必須打破原有的在人工操作基礎上以單機為控制目標的傳統思路,打破設備生產(chǎn)廠(chǎng)家的界限,打破設備功能的界限,破除單機智能化的傳統研究思路,從工作面整體采煤的思路來(lái)看待每一臺設備,將它們作為一個(gè)大機器的一個(gè)部件,在控制中心的統一控制下協(xié)調工作。1 基于工作面整體自動(dòng)化的設備分類(lèi)    從工作面整體自動(dòng)化的角度將綜采工作面的設備分為生產(chǎn)設備、輔助設備、工作面控制中心。
    1.1 生產(chǎn)設備
    綜采工作面的生產(chǎn)設備包括主要采煤設備、轉載運輸設備?! ≈饕擅涸O備是整個(gè)綜采工作面的核心設備,可將其稱(chēng)為主采機組。本文將工作面的三機——采煤機、運輸機、工作面支架看作一個(gè)大型設備。由于這三種設備在結構上相互連接,動(dòng)作上互相制衡,位置上相互重疊,故從自動(dòng)控制的角度來(lái)看是不可分割的一個(gè)整體,應由控制中心統一控制。盡管目前從生產(chǎn)和使用的角度看,三種設備是由不同廠(chǎng)家生產(chǎn)和提供,而且各自有獨立的動(dòng)力系統和控制系統,但三者在采煤過(guò)程中是不可分割的。在目前以人工操作為主要工作方式的情況下(機械化采煤),每臺設備的動(dòng)作可單獨操作,各自生產(chǎn)廠(chǎng)家都對其進(jìn)行自動(dòng)化技術(shù)的改造,如智能采煤、電液控制系統、刮板機在線(xiàn)監測系統等。這些技術(shù)都是從單體設備的角度,而沒(méi)有從工作面整體運行的模式上來(lái)思考。要實(shí)現連續高效的無(wú)人值守綜采工作面,任何一種設備都不能獨立完成,或者說(shuō)某一種設備自動(dòng)化水平的提高都不會(huì )對工作面整體工作產(chǎn)生太大影響。只有將它們看作為綜采機組的一個(gè)部件,通過(guò)控制中心對每一個(gè)環(huán)節進(jìn)行精確定位、協(xié)調控制,才能使整個(gè)工作面像一臺機器一樣連貫自如、配合默契地工作,達到無(wú)人值守的目的。實(shí)質(zhì)上,無(wú)人工作面或自動(dòng)化工作面應該是一個(gè)有人操作的可以自動(dòng)行走、自動(dòng)割煤、自動(dòng)支護、自動(dòng)裝煤、自動(dòng)運煤的一臺大型機器,而操作人員不在機器上,而是在順槽的操作列車(chē)上。所謂“無(wú)人”只是整個(gè)機器的每個(gè)部件無(wú)人單獨操作而已。    轉載運輸設備是綜采工作面的接續設備,包括轉載機、破碎機、帶式輸送機等,主要完成煤炭的連續運輸工作。因其與主采設備無(wú)直接連接,并可單獨運動(dòng),所以可作為接續設備在控制中心與主采機組進(jìn)行聯(lián)鎖控制,實(shí)現順煤流起車(chē)、逆煤流留停車(chē)、緊急停車(chē)等功能。超前支護設備雖然也是靠液壓進(jìn)行行走控制,但控制過(guò)程和方式與工作面支架不盡相同,而且可獨立于工作面支架而單獨行動(dòng)。其主要防護對象為轉載機、破碎機等,所以也可作為轉載運輸設備的一部分來(lái)處理。1.2 輔助設備  輔助設備一般是指設備列車(chē)上的所有動(dòng)力保障設備,包括動(dòng)力中心、泵站、清水站等。動(dòng)力中心為整個(gè)工作面所有設備提供電力,控制中心可通過(guò)網(wǎng)絡(luò )對其任何一個(gè)動(dòng)作進(jìn)行控制,并可讀取每一條路線(xiàn)的所有電氣參數及開(kāi)關(guān)狀態(tài)。泵站是液壓支架的動(dòng)力源,可通過(guò)控制中心進(jìn)行集中控制,完成自動(dòng)配液、軟化處理、壓力檢測、水位控制、泵組開(kāi)停及各種保護功能。1.3 控制中心
    控制中心是自動(dòng)化工作面的中樞神經(jīng),是綜采工作面由機械化向自動(dòng)化過(guò)度的關(guān)鍵設備,包括工作面整體操作平臺、主采機組控制站、轉載運輸控制站、視頻監測中心、通信調度中心等[1]。本文將重點(diǎn)闡述控制中心的組成。2 綜采無(wú)人工作面控制中心的組成2.1主采機組控制站
    主采機組控制站主要負責控制直接采煤設備,將采煤機、刮板機、工作面支架作為一個(gè)整體設備進(jìn)行控制。該控制站可實(shí)現各采煤工藝的控制,取代智能采煤機中的智能化部分,如記憶切割、煤巖分界識別等特殊功能。采煤設備只需完成牽引行走、割煤、噴霧、參數采集等基本功能,而將計算量較大的智能控制功能上交到主采機組控制站,由控制站結合運輸機、支架的工作狀況和時(shí)空關(guān)系,以及地質(zhì)條件和瓦斯的變化情況等進(jìn)行協(xié)調控制。另外,該控制站還取代了電液控制系統的部分高端控制要求。在主采機組控制站,可選擇“遠程單體”和“遠程自動(dòng)”操作,在“遠程單體”模式下,用戶(hù)可通過(guò)自動(dòng)化集控計算機畫(huà)面的手動(dòng)控制按鈕,實(shí)現支架控制系統的單架單功能控制、單步操作、手動(dòng)成組操作,如支架立柱升、降,移架、推溜、側護板伸,底調、平衡、支架小循環(huán)自動(dòng)控制,成組支架降、移、升工作循環(huán)自動(dòng)控制(成組自動(dòng)控制,包括成組自動(dòng)推溜、成組自動(dòng)降—移—升、成組自動(dòng)支架前端輔助采煤機噴霧、成組自動(dòng)移架?chē)婌F);在“遠程自動(dòng)”模式下,液壓支架會(huì )跟隨采煤機的運行而進(jìn)行相應的移架、自動(dòng)推溜、自動(dòng)降-移-升、自動(dòng)支架前端輔助采煤機噴霧操作。根據電液控制系統采集到的工作面各種參數,可在主采機組控制站的計算機上設置自動(dòng)追機拉架、支架的推移步距、斜切進(jìn)刀、調斜等參數。
    主采機組控制站還具有對支架控制系統的故障診斷、顯示和報警功能,使電液控制系統回歸到原始的執行機構的作用上,同時(shí)可保留一些常規操作。支架電液控制系統有“就地”和“遠程”控制,在 “就地”模式下,可實(shí)現單臺支架降、移、升工作。就地手動(dòng)具有最高的優(yōu)先權,就地手動(dòng)時(shí)可屏蔽掉遠程控制命令。
    主采機組控制站還可實(shí)現運輸機在線(xiàn)監測以及運輸機進(jìn)行自動(dòng)調鏈和張緊控制功能,還可引入變頻驅動(dòng)技術(shù),實(shí)現自動(dòng)力矩平衡控制。這樣可使系統更加簡(jiǎn)單,同時(shí)還可將監測到的數據直接用于主采機組的保護和控制。
    除上述主控功能外,主采機組控制站還應具備視頻采集控制和控制切換功能,使工作面的視頻信號隨采煤機的運動(dòng)分屏地投射到控制中心,以便操作人員觀(guān)察現場(chǎng)情況。2.2 轉載運輸控制站
    轉載運輸控制站主要負責轉載機、破碎機、帶式輸送機和超前支護支架的聯(lián)鎖和協(xié)調控制,并在工作面控制中心的協(xié)調下跟隨主采機組的推進(jìn)自動(dòng)移動(dòng),同時(shí)采集所有設備的工作參數和超前支護的頂板參數。2.3視頻監測系統
    要完成綜采設備由人工跟機控制到控制中心集中控制的轉變,必須解決工作面的可視化問(wèn)題[2]。視頻監測系統即用于完成工作面設備及順槽設備的監視工作,將現場(chǎng)設備運行情況分屏地反映到工作面操作平臺上,供操作人員分析使用。
    實(shí)現視頻監視系統的重點(diǎn)是視頻的傳輸問(wèn)題和攝像頭的防塵問(wèn)題。根據采煤機移動(dòng)工作的特點(diǎn),采用移動(dòng)無(wú)線(xiàn)視頻比較好。這就需要使整個(gè)工作面達到無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )全覆蓋,然后在液壓支架和采煤機上安裝攝像頭,并根據采煤機的位置控制攝像頭交替工作,自動(dòng)跟蹤采煤機行走,以保證最佳的視頻效果。另外,防塵也是必須解決的關(guān)鍵問(wèn)題之一。2.4通信調度系統
    在工作面無(wú)線(xiàn)覆蓋的基礎上,需要為工作面所有空間提供全覆蓋的無(wú)線(xiàn)通信系統,使工作人員在工作面及兩個(gè)順槽的任何位置都能進(jìn)行移動(dòng)通信,保證整個(gè)工作隊伍的通信聯(lián)絡(luò )。2.5工作面整體操作平臺
    工作面整體操作平臺是整個(gè)綜采工作面所有設備進(jìn)行集中控制的平臺。它可控制整個(gè)綜采工作面所有設備,同時(shí)負責與地面調度進(jìn)行信息聯(lián)絡(luò ),地面調度中心可能過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò )監視工作面所有設備的工作狀態(tài)和各種參數,同時(shí)可進(jìn)行視頻監視和電話(huà)指揮,必要時(shí)可在地面對設備進(jìn)行人工干預,以便處理緊急事故。[3]
    3 綜采無(wú)人工作面的系統架構及特點(diǎn)3.1  系統架構

       綜采無(wú)人工作面的系統架構如圖1所示:


    圖1 綜采無(wú)人工作面的系統架構
    3.2 綜采無(wú)人工作面的特點(diǎn)
    (1) 打破了綜采工作面以機械設備為主的工作模式。目前所謂“自動(dòng)化工作面”的研究均是在傳統的人工操作模式下,以某種機械設備為主進(jìn)行擴展。其中一種方法是以電液控制系統為基礎,采集采煤機的信息,以此擴展到工作面其它設備的控制;另一種方法是以采煤機的智能化為基礎,與電液控制系統相結合進(jìn)行自動(dòng)控制。綜采工作面是一個(gè)多設備、多系統相互融合和的復雜系統,設備與設備之間的動(dòng)作相互交織,另外還存在地質(zhì)條件變化等因素影響。目前單一設備的控制系統的運算能力還較差,各設備之間只能通過(guò)通信以及各自的控制系統進(jìn)行決策控制,不僅影響了指令的執行時(shí)間,也容易出現邏輯錯誤。另外,機械設備廠(chǎng)家的技術(shù)特點(diǎn)都是以機械為主,自控技術(shù)力量一般都不高,設備之間還存在相互競爭,難以實(shí)現協(xié)調一致的控制。所以要想實(shí)現整個(gè)工作面自動(dòng)化采煤,必須打破以機械設備為中心的機械化采煤方式。    (2) 打破了以設備生產(chǎn)廠(chǎng)家為單元的獨立控制思路。要實(shí)現綜采工作面的自動(dòng)化采煤,必須打破生產(chǎn)廠(chǎng)家的壁壘,實(shí)現多設備協(xié)調統一的控制,從而提高工作面的整體性,降低對單體設備控制的技術(shù)要求。    (3) 確立了以自動(dòng)化技術(shù)為主導的主采機組的整體控制方案。由于綜采工作面的復雜性,必須把工作面相互連接的所有設備看成一個(gè)大型的可行走的采煤機組,不考慮采煤機、支架、刮板機的體積、數量、功能,只是將其作為主采機組的一個(gè)部件,設備的任何一個(gè)動(dòng)作都要在協(xié)調其它部件、同時(shí)考慮工作面環(huán)境變化的情況下執行。    (4) 通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )全覆蓋,使工作面的視頻監視功能得到加強,同時(shí)解決語(yǔ)音通話(huà)問(wèn)題。更重要的是,在特殊情況下可在工作面可視距離內的任何一點(diǎn)進(jìn)行遙控操作。無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )可作為數據和控制信號的備用通道,使控制系統的傳輸達到雙通道互為備用,大大提高系統的可靠性。
    5 綜采無(wú)人工作面的預期效果
    綜采無(wú)人工作面應可實(shí)現四級監控,三級控制?! 。?) 可在地面調度室監控工作面所有設備的工作過(guò)程、工作狀態(tài)和相關(guān)數據。通過(guò)視頻觀(guān)察采煤機行走、割煤、搖臂調高臥底的動(dòng)作過(guò)程;觀(guān)察液壓支架的升-降-移工作過(guò)程以及轉載運輸設備、超前支護設備的工作和移動(dòng)過(guò)程;可進(jìn)行語(yǔ)音通話(huà),實(shí)施語(yǔ)言指揮;在特殊緊急情況下,可直接干預停機?! 。?) 可在順槽設備列車(chē)上(工作面控制中心)進(jìn)行遠程自動(dòng)控制 和遠程手動(dòng)控制。遠程自動(dòng)控制是指在工作面條件允許的情況下實(shí)現全自動(dòng)采煤,采煤機可實(shí)現記憶切割,根據示范刀切割數據進(jìn)行自動(dòng)巡航、調高、臥底、加速和減速,并實(shí)現斜切進(jìn)刀、磨三角等功能;支架可實(shí)現跟機拉架、調斜、成組拉架等動(dòng)作。遠程手動(dòng)控制是指在工作面地質(zhì)條件不好的情況下,通過(guò)控制中心的計算機上對單體設備進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)控制?! 。?) 在遠程操作出現問(wèn)題時(shí),工作人員可用手持遙控器在可視范圍內進(jìn)行人工操作?! 。?) 除自動(dòng)化功能外,采煤機和支架還保留各自的本機操作功能,在特殊情況需要人員現場(chǎng)處理時(shí),工人可在機器旁進(jìn)行單機、單功能操作。

    參考文獻:
    [1] 田成金. 薄煤層自動(dòng)化工作面關(guān)鍵技術(shù)現狀與展望. 《煤炭科學(xué)技術(shù)》2011年8月第39卷第8期.
    [2] 夏護國. 自動(dòng)化綜采工作面技術(shù)應用. 《陜西煤炭》2007年第一期. [3] 朱廣軍 岳昌華 馬小麗 數字化綜采工作面系統應用. 《煤礦機械》2012年01期.

    基金項目:“30套/年智能化綜采工作面控制系統產(chǎn)業(yè)化”項目獲得2011年太原市一流自主創(chuàng )新基地建設專(zhuān)項重大項目評審第一名。承擔單位:山西科達自控工程技術(shù)有限公司
    作者簡(jiǎn)介:[1] 付國軍,男 ,1965年生, 內蒙古赤峰市人, 畢業(yè)院校:山西礦業(yè)學(xué)院 ,電氣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè), 碩士學(xué)位,職稱(chēng):高級工程師,工作單位:山西科達自控工程技術(shù)有限公司,職務(wù):董事長(cháng)兼總經(jīng)理。1984年參加工作,致力于煤礦生產(chǎn)自動(dòng)化技術(shù)的研究,獲多項國家專(zhuān)利;2007年2010年榮獲山西省科技廳“山西省科技奉獻先進(jìn)個(gè)人一等獎”;2011年科研項目“智能化綜采工作面控制系統”獲得“太原市自主創(chuàng )新重大項目”評審第一名。
    [2] 楊明亮 男 1963年生 畢業(yè)于山西礦院地下采煤專(zhuān)業(yè),碩士學(xué)位,高級工程師,工作單位:陽(yáng)泉蔭營(yíng)煤礦, 職務(wù):總經(jīng)理。 在國家大中型建設項目蔭營(yíng)礦改擴建工程建設中,獲得突出貢獻獎,“近水平、厚煤層滑移支架放頂煤開(kāi)采”試驗榮獲1990年山西省煤炭工業(yè)廳科技進(jìn)步二等獎。1993年榮獲省監獄管理局科技進(jìn)步一等獎。


    版權所有: 山西科達自控股份有限公司 備案號:晉ICP備09004627號-2   

    郵箱

    keda@sxkeda.com

    電話(huà)

    400-0351-150

    微信

    專(zhuān)屬
    客服

    留言

    右側導航

    天堂√最新版中文在线天堂,一女多男h地铁h文,韩国黄色电影,haose16在线永久免费
    <tbody id="y7ngp"></tbody><dd id="y7ngp"></dd>