煤矿智能化煤流控制系统应用分析

煤矿智能化煤流控制系统应用分析

丁晓礼

内蒙古黄陶勒盖煤炭有限公司巴彦高勒煤矿机运队 内蒙古鄂尔多斯

摘要：煤流控制系统主要存在的问题有自动化程度低、安全可靠性差、经济性差、不利于系统扩展等，难以满足煤流控制系统安全、稳定、长周期运行的需求，且电能浪费严重，运行成本增加。根据带式输送机运行环境的复杂性以及煤流量的时变性特点，设计基于速度传感器、超声波传感器的煤流量检测技术，并采用滑动时间窗算法对带式输送机承载的总煤量进行计算，进而协同调节带式输送机的带速。基于此，本篇文章对煤矿智能化煤流控制系统应用分析进行研究，以供参考。

关键词：煤矿；智能化；煤流控制

引言

近年来，中国信息技术飞速发展深刻影响着煤矿业的发展，在煤矿业转型升级的关键阶段，合理引入智能化技术、设备和人才有助于促进生产效率的提升、保障生产安全、降低生产成本，实现煤矿行业转型升级。当前，以一键启停地面调度集控系统、机巷泵站远程控制系统、采面支架控制系统等为代表的智能化技术已经被应用到煤矿综采的实践当中，并获得了良好的反馈，而在可预见的未来，煤流系统智能化技术也将在煤矿的综采实践中得以应用。鉴于此，从煤矿智能化煤流控制系统优势入手，从现有技术和未来趋势两大方面研究煤矿综采智能化工作面关键技术。

1煤流系统智能化技术

煤流系统智能化是未来实现无人化工作面管理的重要一环，这一技术目前主要涉及到四个技术难题，分别是煤矿综采检测技术、工作面智能预警技术、大数据远程监控平台以及智能控制系统，上述提及到智能控制系统已经基本成型并应用到综采实践中，其他三项技术要点如下：①煤矿综采检测技术。这一技术通过人工智能图像分析对煤矿中的煤料进行快速分析，计算出瞬时煤量，构成煤流系统的数据源。②工作面智能预警技术。通过改善煤流系统控制工艺，设计煤流自适应启动与多级设备协同装置，切实提升煤流的运转效率，同时也兼顾煤矿能源节约、不断延长煤矿内大型设备的使用寿命。③煤流系统的大数据远程监控平台，通过云存储等技术手段采集、上传、分析煤流运行数据，以这种方式提升煤流系统生产故障排查效率，升级完善远程监控系统，让煤矿综采工作面日趋无人化。

2变频智能调速方案设计

(1)变频器配置：当前煤矿用主煤流带式输送机数量相对较多，同时其运行的过程中工况相对复杂，经过调研发现1台驱动系统出现故障时，往往会给整个煤流系统带来影响，为此必须保证带式输送机驱动系统的可靠性。在进行设计的过程中，如下几个输送机都设置有三电平变频器：第一，下顺槽带式输送机；第二，边界石门带式输送机；第三，大巷带式输送机；第四，暗主井带式输送机。三电平变频器选用拓扑结构，因此谐波比重大大降低，其产生的电压波形与正弦波形相似。通常三电平变频器内部的目标能够保证输出的波形更接近于正弦波，一般三电平变频器输出对应的电压值共计有五个电平值：±2、±1、0。三电平变频器能够从源头上解决高次谐波被抑制的现象，以及能够有效地优化电压峰值与共模电压等级。(2)料流传感器配置：选用的变频器仅仅能够采集控制箱的信号，而控制箱能够对带式输送机的物料传感器数据进行分析，对带式输送机的来料情况进行分析，从而能够有效地调整变频器的运行频率。通常根据生产工艺来安装料流传感器，比如在带式输送机上方设置1条塔接带式输送机，这时料流传感器安装在上级带式输送机上方以及相应的被控带式输送机的落煤点。料流传感器、变频器分别由两个装置供电：电源箱供电、组合馈电开关供电。

3煤流节能控制

3.1煤量与带速协同控制单元设计

带速需根据煤量的变化实时协同控制，达到煤多快运、煤少慢跑的目的。PLC控制器按照设定频率对速度传感器、超声波传感器数据采样，经A/D转换后计算总煤量、瞬时煤量，并根据经验数据控制带式输送机带速增速、降速或者不变。定义，PLC控制器计算出的时刻T的带式输送机运煤量与带式输送机满载运煤量的负载比为S%，根据负载比以及煤量变化趋势得出需调节的输送带带速为VT，当前带速为Vt。按照“降速缓慢，增速迅速”的原则，若VT＞Vt，则由PLC控制器直接将目标带速VT写入变频器的“给定转速”单元，迅速调节带速以VT运行;若VT＜Vt，则需降低带速，PLC控制器需计算VT与Vt之间的斜率，按照斜率值缓慢降低带速。

3.2监控系统主要功能

该系统借助现场总线实现信号的传输，其具有如下特点：①全开放；②全数字；③全分散。在硬件方面包括各个环节比如：编程器、执行器、变送器以及相应的传感器等，它们具有交互性、本质安全性以及相应的交互操作性等特点。进而可以看出该系统特点为：便于维护、可靠性高、结构简单等。系统功能：①控制功能。通常该系统控制功能模式包括如下几种：第一，就地手动控制功能模式；第二，地面单机控制功能模式；第三，井下集中控制功能模式；第四，地面集中控制功能模式。②保护功能。其能够实现如下几个功能：沿线急停止闭锁、纠偏保护、速度保护、烟雾保护以及相应的超温洒水功能。③故障屏蔽功能。能够对设备的运行参数进行调整，从而能够有效地避免故障问题。④显示功能。在显示屏上面可以显示参数的历史曲线、实时曲线以及动态值等。⑤安全功能。给不同的工作人员设置相应的权限，这样可以有效地保证信息不被泄漏。⑥语音功能，实现实时通话。⑦可以实现对历史数据的查询。该系统选用S7-300PLC以此实现对系统的通讯与控制，从而可以实现胶带机输送无人看守的目的。

3.3系统硬件及软件设计

1. 硬件设计：硬件系统包括如下几个方面：第一，可编程控制器；第二，采集控制器；第三，其他设备。①可编程控制器。选用S7-300PLC控制器，其具有如下特点：第一，结构简单；第二，处理速度快；第三，兼容性好；第四，可编程能力强。该控制器包括如下几个子控制单元：其一，通信处理单元；其二，CPU单元；其三，电源单元。②信号采集控制单元。该单元选用KTC101控制器，这样可以有效地优化信息发送，同时可以实现信号的预处理与采集。经过汇总发现该单元的数据类型包括如下几种：第一，过载数据；第二，速度数据；第三，电流数据；第四，温度数据；第五，烟雾数据等。（2）软件设计：在设计软件时，可以优化设计如下子程序：综合保护程序、界面监控界面、变频器软件等，该程序执行单元选用PLC控制。①综合保护程序设计。保护程序的设计需要选用S7-300PLC控制器+KT10型综合保护控制器。

结束语

本文经过对煤矿主煤流运输系统进行调研分析，从而提出了智能化设计方案，可以借助料流传感器以及相应的变频器共同工作，满足主煤流智能化的工程需要。相关工作人员借助智能化的终端实现移动监测、视频监测以及语音广播等，能够做到在不影响生产的情况下，实现对主煤流的智能化控制，最大限度的避免能源的损耗，不断优化设备的使用年限，从而降低生产成本，提高生产效率。

参考文献

[1]王明钦,王力,张苗苗.主井煤流系统保护功能的创新与应用[J].山东煤炭科技,2019(11):211-213.

[2]谭成.某煤矿主煤流运输自动化系统改造[J].矿山机械,2019,47(11):31-35.

[3]奂光润,张豪,时培源.煤矿主煤流运输智能化控制技术研究[J].能源与环保,2019,41(10):140-142+146.

[4]高立斌.基于顺煤流节能的优化控制研究[J].中国矿山工程,2019,48(04):65-67.

[5]闫磊.煤流系统在选煤厂节能控制中的应用优化[J].机械管理开发,2019,34(07):199-200.

作者简介：丁晓礼，1988年出生，山东高密人 ，专科，技术员，山东科技大学毕业，研究方向：矿山机电胶带运输