综掘转载机集控装置的研制与应用.pdf

2 0 0 9 年第 1 期 中州煤炭 总第 1 5 7 期 综掘转载相集控装置晌研制与应用 武 晋文 ， 黄 耀 民 河南龙 宇能源股份公 司 陈四楼煤矿 ， 河南 永城4 7 6 6 0 0 摘 要 综掘工作面运输系统采用 与掘进机相连 的桥式转 载机 跨在胶 带输送机机 尾跑道上 实现掘 、 装 、 运 的 一 体 化， 掘进机 司机操作 台与胶带输送机机尾的距离 一般在 1 7 ． 5 m， 由于受井下各 种 因素 的影响， 经 常会 出现 胶带输 送机 停开机 ， 而转载机停机不及时噎死机尾 ， 转载机 挤压 电缆、 越位、 掉道 ， 严重 时会 引发机械事 故， 能 否及时停开转载机对保证 安全 生产 和提 高运 输的连续性、 可靠性有着重要 的意义。 关键词 综掘 ； 转载机 ； 集控 ； 安全 生产 ； 连续性 中图分 类号 T D 4 2 1 ． 7 文献标 识码 A 文章编号 1 0 0 3 0 5 0 6 2 0 0 9 0 1 0 0 1 7 0 3 De v e l o p m e nt a n d Ap pl i c a t i o n o f Br i d g e Co n v e y o r Ce nt r a l i z e d- c o n t r o l De v i c e f o r Ful l - m e c ha ni z e d Dr i v i n g W u J i n- we l l ， HUANG Ya o mi n C h e n s i l o u Mi n e ， He n a n L o n g y u En e r g y C o ．， L t d ．， Y o n g c h e n g 4 7 6 6 0 0， C h i n a Abs t r ac t To ma k e ma c hi n e r y wo r ki n g c o r r e s po n d t o e a c h o t he r ， wi n ni n g ma c h i ne r y i s c o nn e c t e d t o t h e dr i v e e nd un i t o f t he b e l t c o n v e y o r b y u s i n g b r i d g e c o nv e y o r i n f u l l me c ha n i z e d d r i v i ng f a c e ． Bu t ， a s t h e wi nn i n g ma c h i ne dr i v e r i s a bo u t 1 7． 5 me t e r s f a r f r o m t he t a i l o f b e h c o nv e y o r ， t h e o p e r a t i o n s i g n a l s a l wa y s c o u l d n t be s e n t t o t he r i g h t p l a c e i n t i me， S O ma c h i n e ry c o ul d n t b e s t a r t e d o r s t o pp e d o n t i me ．T hi s wi l l c a u s e me c h a n i ca l a c c i d e nt s ．Br i dg e c o n v e y o r c e n t r a l i z e d c o nt r o l s y s t e m C a B s e t t l e t hi s pr o bl e m we l l ， a n d i t c a n e n s ur e p r o d uc t i o n s a f e t y a n d i mp r o v e c o n t i n ui t y a n d r e l i a b i l i t y o f t r a n s p o r t a t i o n． Ke ywor ds f ul l me c h a n i z e d dr i v i ng； br i d g e c o n v e y o r ； c e n t r a l i z e d c o nt r o l ； s a f e t y p r o d uc t i o n； c o nt i nu i t y 1 现状及 问题 陈 四楼 煤 矿 2 1 2 0 6综 掘 工 作 面 位 于北 十 二 采 区， 开采煤层为二 煤层 ， 煤层厚度平均 2 ． 8 2 m， 煤 层倾角 21 5 。 ， 平均 5 。 。工作面配备 E L MB - 7 5 A掘 进机 1台 ， 配套转 载机 1部及 S S J ． 8 0 0型胶 带输送 机 2部。在综掘设备使用过程 中， 常出现下列问题 。 1 噎死机 尾 。掘 进 机 切 割 过 程 中 ， 施 工 人 员 一 般都位于胶带输送机机尾后方 ， 由于受工作场所 环 境客 观 因素 噪声 、 回风 流 、 粉 尘 、 工作 空 间局 限 等 的影响 ， 掘进机 司机不能及 时获 取胶带停 开机 信号， 会造成转载机停机不及时噎死机尾 。 2 机械事故。发生转载机挤压电缆、 越位 、 掉 收稿 日期 2 0 0 8 0 81 8 作者简介 武晋文 1 9 7 6 一 ， 男 ， 山西孝义人 ， 助理工程师 ， 注册安全 工程师 ， 2 0 0 1 年毕业于太原理工 大学 阳泉学 院， 现从事 掘进技 术管 理工作 。 道等引发的机械事故时， 掘进机 司机不能及时停止 转载机以至于事故恶化。 3 机尾 积煤 。 以往看 守机 尾跑 道 人 员通 过 摆 灯或喊话向司机传递信号。事实上 ， 司机在集 中精 力割煤的过程 中， 往往不会在第一时间收到机尾人 员传递的信号， 这样会造成机尾积煤、 工时浪费。 机械事故 的扩大 ， 既影响胶带安全运行 ， 又给机 尾人 员增 加劳 动强 度 ， 影响 文明施 工和安 全 生产 。 2集控装置改造方案 E L MB - 7 5 A型掘进机电控设备具有下列联锁功 能 ①控制箱换 向开关 Q s和急停按钮 S B 4间具有 可靠的电气和机械联锁装置。②油泵 电机启 动前 ， 必须先按警铃按钮预警后 ， 方能启动油泵 电动机， 并 且要在 3 0 S内开机 ， 否则打铃 预警无效 ， 需重新打 铃。③油泵 电机与切割电机 的电气联锁 ， 油泵电机 没有启动 ， 切割电机就不能启动。④掘进机操作箱 、 电控箱和非操作侧各有一个急停按钮 ， 各急停按钮 ． 1 7 2 0 0 9年第 1 期 中州煤炭 总第 1 5 7 期 均可实现对掘进机的紧急停机， 但在具体使用时又 各有 优越性 。 根据掘进机电控箱 电气联锁 、 急停按钮 、 警铃的 工作原理 ， 对其电路进行改造， 采取 串、 并联的方式 引入 集控 装置 。对 掘进 机 主 电控箱 进 行 改造 ， 在 桥 式转载机上距卸载滚筒 1 m处安装 1套集控装置 包括 1个 急停 按钮 、 1个 组合 电铃 、 1个信 号 按 钮 ， 与 掘进机 电控箱 的主 控制器 相连 图 1 。改 造 后装置的主要功能 ①可以将胶带输送机开 、 停机或 出现异常情况时的信号及 时准确地传递给司机 ， 司 机能及时获取胶带输送机开、 停机信号； ②工作面出 现异常 情况 时 ， 可 以实现对 掘进 机 的远 程控 制 ， 实 现 紧急停机； ③出现转载机挤压电缆 、 越位 、 掉道等故 障时 ， 可以实现对掘进机的紧急停机 ， 保证了工作面 的人机 安全 。 图 1 集控装置 结构示意 3 工作原理 集控装 置工 作原理 如 图 2所示 。 3 ． 1接通 主 回路 1 接通电源。电控箱接通前级馈电开关 6 6 0 V电源 ， 将换 向隔 离开 关 Q S手 柄 打在 接 通位 置 ， 手 柄转换时必须先按压其上方的急停按钮 S B 4， 此时 回路 被切 断 ， 当转换好 正或 反位置 后 ， 再松 开急 停按 钮 。 图 2集控装置工作原理 2 控制变压器、 电动机、 保护器 的通 电状态。 主 回路通 电后 ， 控 制 变压 器 T C 1 、 T C 2 、 T C 3得 电 ， 各 l 8 变压器二次侧输出电源 电压。此时， 处于通 电工作 状态的有 2 个 照明灯 E L 1 、 E L 2齐亮 ， 电动机综合保 护 器 F 1 、 F 2通 电后 ， 在 正 常 情 况 下 ， 常 开 触 点 均处 于闭合状态 ， 为油泵 、 切割电机的启动做好准备。 3 形成本安操作 回路。B A Y直流本安电源通 电电压为 2 0 V， 经过整流器及保护元件 R稳压后产 生 1 2 V直流本安 电压 ， 输出电流为0 ． 2 A， 作为 MJ Z 小 型密 封继 电器组 内 的 3个继 电器 K 1 、 K 2 、 K 3的电 源 ， 其 常开触 点 吸合 ， 分 别 形成 油 泵 电机 、 切 割 电机 及警铃的先导本安操作 回路。 3 ． 2油泵 电机启 动前 的准备 1 闭合启 动警铃 。将操作 箱上 的 电源 开关 S A 1接通 ， 电源指示绿灯亮 ， 表示操作箱上各操作程 序可以工作 ， 此时操作箱上的急停按钮 S B 1处在拉 出的位置。启动油泵电机前 ， 必须先按压警铃 S B 2 ， 铃响告警 ， 告诫机旁及周围工作人员机器即将启动。 此后 ， 延时继电器 K T 1动作， 延时触点在 3 0 s内是 闭合的， 超过 3 0 s 触点将断开。因此 ， 允许油泵电 机在 3 0 s内启 动 ， 否 则 ， 需 重 新 打铃警 告 ， 才 能启 动 油泵 电机 。 2 铃 响延时 。当按钮 S B 2闭合后 ， MJ Z插件 内的继电器 K 3线 圈得 电工作 ， 其 常开触点 吸合并 接通 了 3 6 V电压回路 中的继 电器 K A 3线圈 ， 使继 电器 K A 3工作 。 继电器 K A 3有 3对触点 1对常开触点闭合警 铃电路 ， 使警铃 H A铃响告警； 另 2对是将延时继电 器 K T内的 B 1 与 B 2端接通 ， 同时使 B 2与 B 4端断 开 。这 时 ， 电压通过 电 阻器 R 1向 电容器 C充 电 ， 并 经放大器 N放大后 ， 使装置 中的继电器 K T线圈得 电吸合 。 当按 钮 S B 2松 开后 ， 电容 器 向 电阻器 R 2放 电 ， 经过一段延时后 ， 放大器鉴别延时时间已到， 使继电 器 K T线 圈失 电 ， 其 延 时 触 点 断 开 。从 铃 响 停 止后 延时 3 0 s ， 在此时间内应启动油泵电机工作， 电路中 的电位器 R P是为 调整延 时时 间设置 的 。 3 ． 3油 泵 电机运行 1 警铃响后 ， 转动油泵转换开关 S A 3至启动 位置。此 时 MJ Z插件的继电器 K 1线 圈接通回路 ， 继电器 K 1通电工作 ， 其串在 3 6 V回路 中的常开触 点吸合。 2 在 电机无过载、 断相 、 漏电等条件下 ， 保护 器 F 1的常开触点处于闭合状态。因此， 3 6 V电压 回路 中的继 电器 K A 1得 电工 作 。继 电器 K A1 在 控 2 0 0 9年第 1期 武晋文等 综掘转载机集控装置的研制与应用 总第 1 5 7期 制回路中有 4对常开触点 同时吸合 ① 油泵转换开 关 S A 3复位后的 自保触点； ②串接在继电器 K A 2回 路中的联锁触点 ； ③延时继 电器 K T延时复位后 的 自保触点 ； ④闭合真空接触器 K M1 线圈回路使其工 作 的触点 。 3 当转换开关 S A 3旋转在停止位置时， 油泵 电机停转 ， 转载机 也 即刻停转 。真空接 触 器 K M1线 圈 的直流工 作 电压 ， 是 由交流 3 6 V经过 整流 器后 供 给的。由于真空接触器 K M1的工作 ， 使主 回路 中的 3个真空管 内的主触点 同步吸合 ， 三相交流电源进 入油泵电机 M1 ， 使电机运转 ， 然后扳动转载机换向 开关 ， 便可 实现对 转载 机 的开 停 。 3 ． 4切 割 电机运行 油泵 电机运行 后 ， 转 动切 割 转换 开 关 S A 4至启 动位置， 继电器 K A1常开触点均 已处在闭合状态 ， 使继电器 K A 2线圈构成工作 回路 ， 继 电器 K A 2得 电工作 。 继电器 K A 2在 回路中有 2对常开触点 ①切割 转换开关 S A 4复位 自保 触点 ； ② 闭合真 空接触器 K M2线圈回路使其工作的触点。2对触点吸合后 ， 真空接触器 K M2线圈得电工作， 使主回路 中的 3个 真空管内的主触点 同步吸合 ， 三相交流电源接通切 割 电机 M2 ， 使 电动机 运转 。 在 真空 接触器 K M2的 回路 中， 串接 了真 空接触 器 K M1的 1对常开触点 ， 该 触点起着 电气联锁作 用 。在启 动 切割 电机前 ， 必须 先启 动油 泵 电机 ， 否则 切割 电机将无法启动。当切割转换 开关 S A 4旋转 在停 止位 置 时 ， 切 割 电机即停 止运 转 。 3个 急停按 钮 中 ， 按 钮 S B 1 、 S B 3串接 在 直 流 电 压 1 2 V回路里， 按钮 S B 4串接在交流电压 3 6 V回 路里 ， 按压其中的任一按钮， 都可使机器立刻停止运 行 。 4应 用效 果 1 在 2 1 2 0 6回风 巷 的 应 用 表 明 ， 该 装 置 安 全 性能可靠 ， 有效提高了看守机尾人员的工作效率。 2 操作简单 ， 便于维护 ， 操作信号的发送、 接 收及 反馈 快 、 准 、 清 。 3 该装置的投入使 用， 在 司机与机尾看守人 员之间建立了可靠 的信号传输通道 ， 缩短了设备开 停的滞 留时间， 提高了人机设备的工时利用率 ， 为节 能降耗 、 综掘一体化的实施提供了有力保障， 具有推 广 和应 用 价值 。 责任 编辑 郭 海 霞 上接第 1 6页 在计算机中实现模糊 P I D控制算 法。对计算机液位控制系统进行组态 ， 具体组态过 程 如下 1 用户窗 口组态 。在用户窗 口的脚本程序 中 编写模糊 P I D控制算法程序， 完成用户窗口组态。 2 主控 窗 口组态 。在 “ 主控 窗 口” 中 ， 通 过 对 系统菜单和参数的定义和设置来调度 、 管理这些用 户 窗 口的打开或关 闭。 3 实时数据库组态。在 MC G S的“ 实时数 据 库 窗 口” 中对 系 统 所 创 建 的 数 据 对 象 的基 本 属 性 、 存盘属性、 报警属性进行定义和设置 。 4 设备窗 口组态 。通道连接窗 口中， 对应连 接 A ／ D、 D ／ A通道和实时数据库中的数据对象。 5 运行策略组态。在 MC G S的“ 运行策略” 窗 口中， 对系统的“ 启动策略” 、 “ 循环策 略” 、 “ 存盘策 略” 等分别 进行 组态 和设置 。 3 试验结果及分析 在组态软件 MC G S中分别编写普通 P I D控制和 模糊 P I D控制算法程序， 并将之应用于水箱液位控 制 中 ， 得到 下水箱 液位 阶跃 响应 曲线 图 3 。 图 3下水箱液位阶跃响应 曲线比较 由图 3可以看 出， 采用神经 网络 P I D控制下水 箱液位 阶越 响应 速度 加快 ， 系统 能较 快地达 到稳 态 ， 且 超调 量减 小 ， 较大地 改善 了系统 的动态性 能 。 4 结语 将神经 网络控制与普通 P I D控制有机地结合起 来 ， 实时在线对 P I D控制器的 3个参数调整 ， 能够减 小系统调节时间 ， 减小超调量， 系统的动态性能得到 较大的改善。 责任编辑 秦爱新 ． 1 9 ．