煤礦機械設備自動化控制精度不斷提高
煤礦生產的作業環境很復雜,在生產中用到的機械設備種類多,整體上自動化水平不高,使得實際生產效率及生產安全受到嚴重影響。呂梁市中陽縣暖泉煤業技術員談到隨著自動化技術在國內不斷推廣和普及,我國工礦企業中自動化技術的應用范圍日趨擴大,且自動化控制精度不斷提高,自動化控制開始朝著智能化方向發展,為工礦企業的可持續發展創造了十分有利的條件。
一、采掘機械設備的電氣自動化
目前,國內外工礦企業在生產過程中應用的采掘機械設備已經慢慢實現了電牽引,其裝機容量也要明顯大于傳統牽引方式,特別是橫向布置式多電機驅動開始投入使用,為煤礦生產創造了很大的便利。從煤礦行業來看,采煤機總裝機功率基本都達到了1000KW,部分甚至達到了1500kw,同時牽引電機功率在2*50kw左右,牽引速度最高可達到30m/min。其中,交流電牽引式采煤機的采煤效率較高,其抗污能力好,后期維護比較方便,因此備受煤礦企業青睞。采掘機械的控制技術是建立在計算機技術基礎上的綜合運用多種互感器來進行工況監測和故障診斷的自動化系統,體現了現代高效率、大功率采煤機械的特征。
同國外自動化控制技術相比,我國煤礦企業中應用的采掘機械設備的自動化技術水平仍然較低,采煤機的牽引方式、調速方式多為液壓牽引,采煤機械的最大裝機功率液壓牽引為800kw,電牽引為830kw。國內電牽引的應用較晚,目前,MG3344-PWD是唯一投入應用的國產電牽引式采煤機,交流電牽引式采煤機的核心電控部分仍需從國外引進。在國內,上海及西安等城市相繼研制出了電牽引采煤機,部分機械已經投產。刮板運輸機的運輸效率仍然比較低下,連接強度不高,輸煤量少。綜采設備的電氣自動化控制程度不高,在控制和檢測方面有很多不足,缺少必要的故障診斷功能。同時微機控制還未達到推廣水平,微型計算機自動控制掘進機處在初步應用階段,仍落后于采煤先進國家。
二、運輸提升機械的電氣自動化
自上個世紀80年代起,我國煤礦生產規模不斷擴大,產量也急劇增加,膠帶運輸設備開始在大中型煤礦企業的日常生產中投入使用,在此期間,膠帶運輸控制系統開始研發,取得了較快發展。計算機及PLC技術的發展,使得DCS結構可以有效地連接安全生產控制系統,充分滿足了地面監控的需要。除此以外,部分高等院校研發的膠帶機數字化直流調速系統也開始在煤礦生產中投入使用,其應用效果十分顯著。而且大量的應用實踐表明,計算機結合工業電視膠帶監控系統的推出和使用,也能夠大幅度提高煤礦運輸效率。但是膠帶自動化依然存在部分保護未過關的問題。我國目前應用的運輸提升機以交流提升為主,主要通過轉子串電阻方法進行調速,除了極少數大型礦井應用PLC控制以外,很多礦井仍然沿用繼電器與接觸器進行控制。
改革開放后,國內引進SCR-D型號的直流數字化控制提升機約30臺,國產SCR-D提升機主要按照其模擬線路進行控制。在此期間,微機與PLC聯合監測與采集數據的SCR-D提升機大量投入使用。最近幾年,建立在計算機技術基礎上的提升機電氣保護裝置有了飛速發展,在很大程度上提高了提升機的運行安全性。同時隨著電力電子器件行業的迅猛發展,一些高效率、高頻率斬波器相繼投入使用,極大地提高了運輸提升機械設備的自動化控制精度。現階段,在很多采煤國家中,以PLC作為控制核心的提升機電氣自動化技術日臻成熟,通過PLC技術能夠實現安全回路全面監測、提升工藝控制以及同路行程控制等多個功能,實現了提升機產品標準化,與此同時,一些煤礦企業將雙線回路推廣應用于全部安全部件中,在安全監控回路中引入冗余技術,基本達到了全微機監控的效果,有利于維持提升機安全、高效運行,其中,故障診斷裝置中采用微機這一核心技術,進一步提高了自動化程度。
三、膠帶運輸機控制系統
在集中控制系統中,PLC是控制核心,用戶界面主要包括控制軟件和工業監測,由此主控制站具備了如下聯鎖功能。首先,在地面生產系統與主皮帶機之間設置了連鎖功能,能夠保證在出現事故時不緊急停車。其次,同時具備了單機、手動、集控及檢修等多種工作模式;再次,上位機監測能夠顯示電流、膠帶速度、過煤量等數據,也能夠反映堆煤、打滑、跑偏以及煙霧等故障現象,通過故障警示及自動語音報警形式提示。最后,電控裝置與CST、變頻器、電軟啟動裝置等相互配合,能夠對膠帶輸送機的傳輸速度進行控制,可實現軟停車和皮帶機軟啟動,在很大程度上滿足了重載啟動及平穩加速啟動要求。
四、安全監控控制系統
近年來,我國從國外引進了一批安全監控系統和相關的制造技術,同時也自主研發和推出了類似于AVI、KJ2、TF200和K195等安全監控系統,多屬于DCS系統,這類系統的計算機應用水平和結構逐漸達到了國際中上游標準,發展潛力巨大。在國內煤礦生產中,很多大規模煤礦企業已經應用了監控系統,如斷電儀、瓦斯遙測儀、自動噴霧裝置及風電閉鎖裝置等相繼投入使用,基本滿足了工礦企業安全生產的需要。但是由于與自動監控系統相配套的傳感器類別少,質量不高,如使用壽命短、運行不穩定及維護困難等,部分安全監控系統的可靠程度不高,整體利用率低下。這就需要在今后的自動化技術研究中,利用科學技術,加大傳感器的開發力度,不斷提高系統的安全性和穩定性。
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