主井装载硐室无人值守技术改造

主井装载硐室无人值守技术改造

赵 凯

（皖北煤电集团公司祁东煤矿  安徽 宿州 234000）

一、概况

主井提升机主要负责原煤运输，是煤矿重要的“咽喉要道”。祁东煤矿主井井筒净直径5.0m，布置1台双箕斗（12吨）落地式多绳摩擦式立井提升绞车，设计提升速度为10.5m/s，提升高度605.5m。提升机型号为JKMD-3.5*4（Ⅲ），提升配套主电机型号为ZKTD250/53-P，额定功率1700Kw。

现有的KJD10装卸载信号系统，通过井筒电缆通讯，视频信号为模拟信号，自动、手动模式需在井下装载硐室装载站操作台操作实现，近年来因设备老化、煤质变化、人员变化等多方面因素影响，已渐渐不能满足现生产和安全需求。

随着通讯技术、网络技术、视频监控技术的进步，以及集团公司提倡的减人增效的主题。为减少误操作、提高效率、保证人员安全及设备安全，我矿决定对主井装卸载站实施远程自动化改造。

本文主要讲述基于SIEMENS S7-1200可编程控制器在煤矿主井装卸载信号系统的无人值守技术改造。

二、主要研究方向

根据现场实际需要，本次主井装卸载信号系统改造主要为实现主井装卸载站远程自动化控制，系统采用西门子s7-1200PLC作为核心控制器，可实现：

（1）信号、装载、一体化控制和显示。

（2）卸载站给煤机、皮带机、量煤器的监测控制。

（3）卸载站低压馈电开关、启动器、照明信号综保的监测控制。

（4）皮带机保护的监测控制。

2.1、通讯方式

井筒信号及装载控制系统采用以太网、电缆硬接线两种通讯方式，一用一备。光纤由卸载站经副井井筒敷设至主井卸载站及车房；电缆硬接线经主井井筒敷设至主井卸载站及车房。当一路通讯出现故障情况下，可切换使用，保证主井安全生产。

2.2、装载站改造介绍

装载站安装3台PLC隔爆控制箱，将装卸载信号、皮带机保护信号、低压馈电开关、启动器、照明信号综保等各种信号采集处理后，传输至地面绞车房信号控制柜S7-1200可编程控制器中，实现卸载站自动化控制。

装载站安装1台信号控制柜1台可实现装载站就地操作。装载控制柜上有自动、手动联锁、检修点动三种运行模式，有对应控制对象的模拟显示功能。

装载站安装1台检修信号箱，当副井故障无法运行时，可由卸载站检修信号箱可发出提人信号至主井上口检修信号箱，再由主井上口转发至主井绞车房，实现主井应急提人。

2.3、卸载站改造介绍

卸载站安装1台PLC隔爆控制箱，将卸载信号控制柜信号、满仓信号等经采集处理后，传输至地面绞车房信号控制柜S7-1200可编程控制器中，实现卸载站自动化控制。

卸载站安装1台信号控制柜可实现卸载站就地操作。正常情况下将转换开关转至自动模式即可。

主井上口安装1台检修信号箱，检修时可由井口检修工发出信号至车房。

2.3、视频监控介绍

在卸载站量煤器、操作室、皮带机、给煤机、量煤器；卸载站接收仓，主井井口处安装防爆光纤摄像头，将视频信号通过视频光纤传输到地面，用来监视装载站各设备运行状态和现场环境情况。

2.4 、装卸载自动化功能介绍

地面车房安装1台人机界面上位机、1台信号控制柜，通过光纤或井筒电缆，将装卸载站的信号传输至绞车房信号控制柜后，经S7-1200可编程控制器可实现信号、装卸载站设备地面远程操作。其主要功能有：

（1）信号闭锁保护功能，即当发出紧停信号后，提升机安全回路跳闸；定量斗门开、闭位置信号参与闭锁，定量斗门关不到位不能再次装载；当箕斗不到位，或过位将禁止装载；自动方式运行时，一次装载完后方可发出提升信号；当装载站发生故障时能直接报警，并在装载站信号柜和绞车房画面上直接看到故障的部位并发生闪烁，复位后，装载设备方可正常运行；地面远程操作时，井下不能操作启动设备，但允许停止正常停车和急停操作等。

（2）绞车房有装载全过程的计算机画面显示。具体有：A、B箕斗到位指示；定量斗过载指示；控制方式指示：自动、手动、检修；提升数码自监指示；给煤机开、停指示；定量仓门开、闭指示；左、右定量斗重量显示；装载站系统故障指示。

（3）装载站对定量斗有定重、定时二种控制及显示。当定重出现故障时，可直接切换至定时。

（4）在定重方面有产量的日、月、年统计功能、有提升次数自动累计功能。

（5）系统软件有防止二次重复装载功能，手动模式下量煤器气动闸开闭一次动作后，经20秒，量煤器气动闸闭锁。

（6）系统有当前故障显示并记录在历史档案内的功能。

（7）系统有自检故障功能。

（8）车房上位机实现装载站低压馈电开关、启动器、照明信号综保监控；可监测开关电压、电流、合分位等相关数据；给煤机主备开关、皮带机主备开关可实现远程自动切换。

（9）与提升机主电控系统有闭锁和控制。

2.5、自动化提升的切入方式：

（1）装卸载系统检修完毕，供电系统处于正常状态，井口检修箱进入提煤运行状态。

（2）箕斗在装卸载位置后，由绞车司机按动装卸载系统“远程启动”按钮一键启动，装卸载系统进入自动状态。

（3）由装载站自动发出开车信号，卸载站自动转发。

（4）绞车房收到开车信号后绞车启动，A箕斗由装载至卸载空跑一钩。

（5）A箕斗离位后，自动启动皮带机，启动给煤机，往B定量斗装煤，达到设定重量后停给煤机，皮带机不停，等着B箕斗下到位并装煤。

（5）系统进入自动循环。

（6）装卸载系统一键启动后，如需切换手动可按“远程消取”按钮进入手动。

（7）如遇到紧急情况，可按上位机“远程急停”按钮，终止装载站所有的正在运行的设备，确保系统的安全。

箕斗运行过程如遇到断电跳闸，装卸载系统自动取消远程控制方式，进入信号保护模式。

3、改造特点

3.1 本次改造，井筒信号及装载控制系统采用以太网、电缆硬接线两种通讯方式，一用一备。当一路通讯出现故障情况下，可切换使用，保证主井安全生产。

3.2 将皮带机保护，包括跑偏保护、速度保护、温度保护、撕裂保护、堆煤保护、自动洒水、防滑保护、烟雾保护、护栏闭锁保护等接入装卸载信号系统中，保证皮带机安全运行，出现故障时可及时发现。

3.3 可监控卸载站低压馈电开关、启动器、照明信号综保的电压、电流、合分闸、故障信号等，及时了解卸载站供电情况。

三、综合评价研究内容

利用技术手段。实现主井装载硐室无人值守，提高矿井自动化、智能化。

四、应用情况及取得的效益

装载硐室实现了远程自动化控制，提高了主井提煤设备使用效率，减少人为操作故障的发生，减少了装载硐室岗位工，为煤矿安全高效、持续发展奠定了坚实的基础。在煤矿经济形势及安全形势日益严峻的情况下，投入最小的成本实现最大的安全效益具有重大的现实意义。

作者简介：赵凯，男，汉族 工作单位：皖北煤电集团公司祁东煤矿

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