位移检测装置在矿井原煤仓闸板上的应用.pdf

第 3期 孟光平 宗加银许 军 位移检测装置在矿井原煤仓闸板上的应用 7 7 位移检测装置在矿井原煤仓 闸板上 的应用 孟光平 ， 宗加银 ， 许军 神华神东煤炭集团技术研究院， 陕西 神木7 1 9 3 1 5 摘要 为适应高度集约化现代化井工矿井煤炭生产工艺要求 ， 神 东煤炭集团公 司大柳塔煤矿对老 旧系统技术升级改造 ， 将非接触式磁滞连续位移检测装置， 应用在矿 井原煤入仓的最后关键工艺环 节 ， 实现远程 自动化位置实时连续检测 ， 对插板和闸板设备进行远程监控 ， 减少人员劳动强度 ， 提高 煤炭 生 产效率 。 关键 词 位 移检 测装 置 ； 磁 滞传感 器 ； 闸板 ； P L C 中图分类号 T D 5 4 文献标识码 B 文章编号 1 6 7 1 7 4 9 X 2 0 1 5 0 3 0 0 7 7 0 3 Ap p l i c a t i o n o f d i s p l a c e me n t d e t e c t i o n d e v i c e i n t h e g a t e o f r a w c o a l b u n k e r MEN G Gu a n g p i n g ，Z ONG J i a y i n ，XU J u n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y ， S h e n h u a S h e n d o n g C o a l G r o u p C o ． ， L t d ， S h e n mu 7 1 9 3 1 5 ，C h i n a Ab s t r a c t T o me e t t h e r e q u i r e me n t s o f h i g h l y i n t e n s i v e p r o d u c t i o n i n Da l i u t a C o a l Mi n e ，t h e t e c h n i c a l t r a n s f o r ma t i o n o f o l d s y s t e ms w a s c a r ri e d o u t ．B y u s i n g t h e c o n t a c t l e s s h y s t e r e s i s d i s p l a c e me n t d e t e c t i o n d e v i c e i n k e y p r o c e s s l i n k s o f r a w c o al b u n k e r ，t h e r e mo t e a u t o ma t i c d i s p l a c e me n t d e t e c t i o n a n d r e mo t e mo n i t o r i n g f o r fl a s h b o a r d a n d g a t e e q u i p me n t s w a s a c h i e v e d，t h e l a b o r i n t e n s i t y w a s r e d u c e d a n d t h e c o a l p r o d u c t i o n e f f i c i e n c y wa s i mp r o v e d ． Ke y wo r d sd i s p l a c e me n t d e t e c t i o n d e v i c e ；ma g n e t i c h y s t e r e s i s s e n s o r ；g a t e ；P L C O 引言 神东煤炭集团公司大柳塔煤矿是一个高度集约 化现代化的特大型矿井 ， 采煤机生产能力强， 工作面 产量大， 工作面推进速度快 ， 采 区走 向长度达几千 米。为满足煤炭大运量 的要求 ， 井工矿井采用带式 输送机运输系统 。因此， 运输系统工作状态的好坏 ， 直接关系到煤炭生产的质量 、 效率和效益 。 原煤人仓是矿井煤炭生产 的关键环节 ， 煤炭人 仓选择 、 倒仓操作， 煤仓仓位与煤 量关联 ， 对于煤矿 连续 、 高效生产至关重要 ， 试想 ， 如果由于倒仓过程 收稿 日期 2 0 1 4 0 41 0 作者简介 孟光平 1 9 8 2 一 ， 男， 内蒙古鄂 尔多斯人 ， 2 0 0 8年毕 业于 内蒙古科技大学采矿专 业， 助理工 程师 ， 现从 事煤矿 区域 自动 化项 目研发设计工作 。 中闸板操作不及时、 不可靠 ， 造成仓上配仓胶带机停 机 ， 势必影响上仓胶带机、 主井胶带机进而井下的一 系列运输系统设备的正常运转 ， 严重时， 将造成矿井 的停产事故 。因此 ， 原煤仓上闸板 、 溜槽插板等设备 的可靠监控 ， 成为现代化集约型井工矿井技术改造 的重 中之重 。 1 原煤仓 闸板远控 系统 1 ． 1 液压站集控 液压站作为闸板 、 插板开闭的动力源 ， 对其实施 远程集控改造的技术已经相 当成熟 ， 通过更换现场 手动导 向阀， 改用具备运控接 口的电磁阀， 通过 P L C 输出控制电磁阀， 来远控开、 关闸板或插板 。液压站 原理如图 1 所示 。 如 图 1所示 ， 液压站油泵 电机 1 送 电运行 ， 带 7 8 陕西煤炭 图 l闸板液压 站原理图 1 一油泵 电机 ； 2一油 泵 ； 3一集 控开 电磁 阀； 4一集 控关 电磁 阀； 5一溢流 阀； 6一溢流 阀； 7一闸板油缸 动油泵 2 ， 在管路里形成油压 ， P L C监控 系统通过对 集控开 3关 4电磁 阀的远程控制 ， 达到给闸板油缸 7正、 反 向注油 ， 推动油缸液压推杆 的往复运动 ， 进 而 ， 带动闸板打开或关闭。当闸板故障卡住 ， 或管路 堵塞时 ， 溢流阀 5 、 6将起作用 ， 避免管路里油压过高 引起喷油故障 ， 造成液压站损坏。 1 ． 2 核心传感器 连续位移检测装置 对于原煤仓上 的闸板监控 ， 不仅应能知道 闸板 打开或关闭的极 限位置状态 ， 还应知道闸板动作过 程中连续 的运行状态 。由于入仓 的煤块有大有小 ， 且不规则 ， 有时闸板会被大块卡住 ， 这时就需要闸板 能在中间位置动作 ， 来摆脱大 煤块或矸石 的影响。 开度的小范 围调整 ， 也是集控所需 的。此外 ， 对于闸 板开关状态 的及时反馈 ， 作 为程序监控 的主要参 考 量 ， 实时 、 连续 的位置信号是必不可少的。 近年来 ， 随着非接触式磁滞伸缩传感器技术的 大量工业应用 ， 这种传感器进入了选 择范围。选 用 I P 6 7防护等级的传 感器非常适合 在原煤仓 上这种 高粉尘 、 振动 、 潮湿 的工业环境 。因此 ， 对于位置的 检测 ， 选用非接触式磁滞伸缩传感器。连续位移检 测装置电气接 口要求提供独立 的直流 2 4 V开关 电 源 ， 每台检测装置功耗 1 0 0 mA； 连续输出直流 4～ 2 0 m A电流信号。 1 ． 3闸板控制系统构成 通过液压站集控改造 ， 选用连续位移检测装置 检测闸板开度 ， 结合 P L C监控平 台， 将整个系统形 成有机 的整体 ， 进而实现原煤仓上各个溜槽插板 、 配 仓闸板的远程 自动化监测监控 。 闸板控制系统包括 4个部分 。 控制 系统核心部件 P L C 采用在 神东公 司普遍 使用的 C o n t r o l l o g i x监控平台， 选用通用的 P L C处理 器和输入输出 I ／ O接 口模块 ， 因为神东多年 的技术 和备件储备 ， 都是很充足的， 通用的模块 ， 带来 很小 的备件储备要求 ， 同样 ， 软件技术和后期的维护成本 也很低 。P L C系统具有的工业 以太 网数据接 口， 接 收从矿生产指挥中心调度室监控大屏上调度员下达 的控制指令 ， 并返回现场实 时设备工况运行数据及 信号 ， 反映在中心调度室的监控大屏上。 开 度检 测 ， 即核 心 实 时、 连 续 位 移 检 测 装 置 通 过现场改造 安装于闸板或插板 的槽 钢支架或 基础 上 ， 与插板之间利用铜扁线软连接 ， 传感器滑块在传 感器上随插板移动 ， 位移检测装置获取 滑块 的实 时 位置 ， 反馈 回 自动化 系统 P L C输 入模块 ， P L C系统 C P U通过记录、 比较 、 运算来做参考 ， 用 于对插板或 闸板液压系统控制。 插板液压 系统 电磁 阀 属于整个系统插板或 闸 板 的动作触发机构 ， 当闸板液压站油泵电机送 电运 行 ， 油泵运行 ， 系统具备工作油压 ， 通过 P L C输出模 块 ， 由 P L C系统 C P U控制输出， 下达信号至油压系统 正向或反向电磁阀， 实现对现场油缸内正向或反向注 油， 通过液压顶杆 ， 顶开或关闭现场的插板或闸板。 油缸 闸板 现场分煤溜槽插板或落煤 口闸板 ， 控 制煤仓入煤煤流 、 煤量。 整个系统最终形成一套完整的仓上闸板远程监 测监控系统。 2 原煤仓 闸板 监控 功能的实现 原煤仓 闸板检测监控 系统 ， 硬件结构搭建完成 之后， 关键还在于系统内部软件逻辑功能的实现。 2 ． 1 插板远程打开与关闭功能 根据井工矿带式输送机 自动化监控系统生产工 艺的技术要求 ， 结合现场操作人员 的工作经验 ， 对闸 板监控 ， 按工艺流程划分为闸板开启 、 闸板关闭和故 障处理。 闸板开启 在打开闸板操作前 ， 系统先将液压站 的油泵电机远程开启 ， 当油压显示正常后 ， 集控室调 度员点击监控系统计算机交互界面 ， 进入 闸板操作 窗 口， 点击开 闸板指令。现场液压 站将 闸板顶 开。 在整个监控系统 P L C输 出过程 中， 实时采集监测现 场连线位移检测装 置的返 回信号 ， 将该信号和预设 开度信号进行比较 ， 当未到达开度要求时 ， 系统维持 输出 ， 现场液压站开电磁 阀维持 打开状态 。当检测 到到达开度预设值后 ， 系统停止输 出， 现场液压站开 第 3期 孟光平 宗加银许 军 位移检测装置在矿井原煤仓闸板上的应用 7 9 电磁阀关闭， 油缸顶杆停止运动。 闸板关闭 在关闭闸板操作前 ， 系统先将液压站 的油泵电机远程开启 ， 当油压显示正常后 ， 集控室调 度员点击监控系统计算机交互界 面， 进入闸板操作 窗 口， 点击关 闸板指令。现 场液压站将闸板关 闭。 在整个监控系统 P L C输出过程中， 实时采集检测现 场连线位移检测装置的返回信号， 将该信号和预设 开度信号进行 比较 ， 当未到达开度要求时 ， 系统维持 输出 ， 现场液压站关电磁阀维持打开状态。当检测 到到达开度预设值后， 系统停止输出， 现场液压站关 电磁阀关闭 ， 油缸顶杆停止运动。 2 ． 2 故障处理 原煤仓上闸板在运行 中会出现故障， 故障类型大 致可分为 设备 自身故障和设备外部故障。 设备 自 身故障分析 ①闸板监控系统包含主要设 备 P L C系统 、 连续位移检测装置、 液压站和闸板。P L C 监控系统连续位移检测装置 ， 选用非接触式磁滞传 感器 ， 通过其 自身的数据接 口， 将传感器的故障实时 传送给 P L C监控系统 ， 所 以， 也 会使监控 系统及 时 了解传感器的运行情况， 及早发现问题并及时通知 维护人员维修或者更换 ； ②液压站系统包括油泵电 机 、 油泵 、 油压管路 、 油缸等多个子系统 ， 这部分的故 障需 P L C监控系统来进行数据 汇集并处理 。当油 泵电机故障时， 可通过配电系统微机保护装置获得 ， 包括电机堵转 、 漏 电、 短路等故障 ， 监控系统都能够 及时发现。油泵 、 油压管路和油缸可 以通过检测液 压站系统油压信号 ， 压力过低或过高 ， P L C监控系统 将报警提示维护人员处理。 设备外部故 障分析 主要是在打开或关闭插板 或闸板的过程 中， 有大块 的物料堵塞 ， 引起 闸板卡 住。液压系统通过溢流阀来避免对油缸持续加压 ， 但电气监控系统 ， 就需要用程序来进行判断并及 时 封闭输出， 降低引起设备损坏的可能性。所以， 闸板 远程监控系统 ， 主要对后一种设备外部 的故障进行 逻辑判断和控制处理。 逻辑功能实现 当 P L C监控系统输出开或关 闸 板的输出动作开始 ， 系统 自动连续的按一定时间间 隔采用连续位置检测装置返 回的实时位置信号 ， 当 系统发现， 在采用间隔内， 信号未发生变化 ， 并且持 续多个采样周期 ， 就判断是物料卡住了， 需要人为干 预处理 ， 便发故障报警， 显示在矿生产指挥中心集控 室的计算机监控屏幕上 ， 调度员根据报警 ， 可以做反 向的开关闸板动作 ， 这样 ， 往往大块就可 以落下， 故 障解除， 再操作闸板就正常了。现场岗位工操作时， 遇到类似问题也是如此处理的 ， 据统计 ， 8 0 ％的卡闸 板故障， 都可以很快处理好 ， 对整个 自动化连续生产 系统不会造成影响。只有反复几次也无法处理的卡 物料事故 ， 才需要维修人员到现场处理 。当系统报 警后 ， P L C监控系统将 自动停止开或关电磁阀输 出。 如果没有故障， P L C监控系统将维持开或关 电磁 阀 输出， 直到正常的开 、 关闸板流程完毕。关闸板过程 流程如图 2所示 。 开或 关闸 板电磁 阀 输 出 动作 位羁 监测 装 否连续变化 停止开或关电磁 l l 维持开或关电磁 阀输 动作 I I 阀输出动作 图 2 关 闸板 过程流程图 2 ． 3 原煤仓上闸板监控系统程序代码 通过 P L C编程软件 ， 将以上原煤仓上闸板监控 系统进行编程处理 ， 到最终实现集控室远 控功能。 该系统的程序源代码 略 。 3 结语 将连续位移检测装置应用于原煤仓上闸板监控 后 ， 使之前对 闸板 的粗放式检测 ， 变成精细化 的监 控。通过该系统实施， 闸板集控， 倒仓、 配仓等操作 可以全 自动 ， 由生产指挥 中心集控室调度员通过点 击 鼠标完成 ， 继而提高 了原煤生产效率 ， 减少了人员 工作强度 ， 产生了显著的经济效益 。 参考文献 [ 1 ] 王 安． 现代化亿吨矿区生产技术 [ M] ． 北京 煤炭 工业 出版社 ， 2 0 0 5 ． [ 2 ] 徐科军． 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