薄煤层开采用刨煤机自动控制系统.pdf

薄煤层开采用刨煤机自动控制系统 刘志强 七煤集团公司 新兴煤矿,黑龙江 七台河 154600 摘 要 七煤公司从德国引进刨煤机核心技术,进行刨煤机自动控制系统配套。调试后的使用证明,该系统既提高了生产效率,又节约了资 源,为薄煤层合理回采开创了一条安全、 经济、 高产的道路。 关键词 薄煤层 刨煤机 自动化 控制系统 中图分类号TD421.6 2 文献标识码 B 我国薄煤层分布面广,在东北矿区,0. 8～1. 3 m 厚的中硬以下薄煤层占相当比例,这些煤层很适于使 用刨煤机开采。为实现薄煤层工作面高产高效,七煤 集团公司从德国DBT公司引进一套刨煤机核心技术, 解决了薄煤层开采的技术难题。 1 刨煤机自动化控制系统的配置 引进的两套自动化控制系统,由l台MCU主控台, 1台PM4服务器,1套PROMOS控制系统, 12 V电源、 PM4电液控制器、 电源适配器、 绝缘适配器、RS485串行 3 收稿日期2009 - 01 - 15 作者简介刘志强1971 , 男,黑龙江勃利人,工程师,2001年毕 业于黑龙江科技学院机电专业,现在七煤集团公司新兴矿从事技术 工作。 总线 等 组 成。其 中, PROMOS控 制 系 统 主 要 包 括 PE2000E型控制器2个,PE4007 C型控制台1个,PE402 1型辅助控制器2个,以及KCC 1型和PE4 110型智能 接口、PE7 1 21型急停闭锁开关、HPS20MI型流量开关、 PE9354W和PE935 1型扩音电话。 刨煤机自动化控制系统,是在每第5台支架位置 上设1个急停开关;在每第10台支架位置设1个带急 停闭锁的扩音电话;在每第3台液压支架上设1个PM4 控制器;每台液压支架再配有电液控制阀组1套、 电磁 驱动器l件、 压力传感器1件、 测控杆1件;每隔3个 PM4控制器设置1 2 V的电源1个、 电源适配器1件; 每隔2个电源之间设置1个绝缘适配器。MCU主控 台、PM4服务器、PROMOS控制系统的2个控制器和控 制台等设置在控制室里。 用两只铂电阻PT100温度计,利用系统中的温度变送 器,在后台画面上显示两台主变的实时温度,每5 min 采样一次,并记录和保存曲线。 2 改造后的监测监控系统功能 监控主站系统的基本功能包括实时数据采集,安 全监控与控制,屏幕显示与操作,正常和事故遥信变 位,运行记录的制表打印以及画面拷贝等。 1遥测量U、I、P、Q、 有功电量、 无功电量、 功率 因数等,变压器温度、 压力、 分接头位置。测量值综合 误差 ≤0.5 ,主机数据库刷新周期 ≤1s。 2遥控功能遥控分合断路器、 电动隔离开关、 接 地刀闸等。 3遥调功能远方修改保护定值,调整报警值等。 4运行操作和安全管理功能。对参数调整、 遥控 操作,定值修改等不同级别的操作,设不同的密码和权 限。遥控操作进行反校确认,并保存记录。 5能向外系统调度中心传送各种数据。 6操作票自动生成系统 7在线计算和统计制表功能。 8画面生成及显示功能。可自动生产电气系统 主接线图,主设备系统结构图,变电站地理位置图,主 设备系统结构图等。 9报警处理功能。报警输出含音响、 画面和语音 三种方式。 10各种时间顺序记录。事故跳闸监视,报警并 自动推出事故画面。 11数据库的建立与维护。 12电能量处理。 13远动功能。 14时钟同步。 15人-机联系。 16系统自诊断与自恢复。 3 经济与社会效益 变电站监测监控系统在许厂煤矿110 kV变电站 顺利改造运行。采用下放式运行,保护装置直接与高 压柜等放在一起,节约控制电缆与测量电缆等费用20 万元。该装置具有智能化故障诊断功能,减少故障率 和停运时间,每年减少直接与间接损失200万元。 4 结论 许厂煤矿110 kV变电站成功的对原来的监测监 控系统进行改造后,将变电站的控制、 信号、 测量、 保 护、 自动装置、 远动装置利用微机技术进行功能的重新 组合、 优化,体现了结构微机化、 功能综合化的操作监 视屏幕化、 运行职能化的特点。 98 2009年第1期 山东煤炭科技 2 刨煤机自动化控制系统的主要元件功能 1MCU主控台上设有液晶彩色显示屏和井下专 用微机键盘,它可以远程控制液压支架动作、 设定刨煤 范围、 刨深及刨煤、 打开和编辑所有链接上的PM4参数 等,并可显示刨头位置、 输送机位置和实际运煤量、 支 架状态,以及其他重要信息参数。 2 PM4服务器是支架内其他PM4 控制器的主机, 它管理着网络编号、 网络监控和处理刨煤机系统的信 息数据。PM4控制器上设置有25个键的键盘,1 6个字 符的大型液晶显示器和本架闭锁键与急停按钮,是液 压支架电液控制系统的心脏。通过键盘可实现支架的 单个或成组操作,每1台PM4控制器接收并编译与左 右5台相邻支架有关的监测数据,如立柱下腔压力和 推移千斤顶行程等,并确定由电液控制阀组执行的各 个操作程序所要求的命令,是操作人员和机械设备人 机对话的界面。 3 PF2000E型控制器由一个4行LCD显示屏、 1 个键盘和1个CMA卡集成有MIO卡、 高效CPU等及 1个用于CPU卡和外围卡插槽的机架组成。它应用过 程控制,与其他控制器一起形成网络,进行语音通信和 预警、 驱动设备的急停闭锁和系统信息查询。它可自 由编程,具有3条设备总线,存储文本信息、LED系统 状态显示,有集成的系统设备总线诊断功能。它与 PE4021型辅助控制器的区别在于多1个CMA卡,可以 编程。 4 PE4007 C型控制台由1个大型显示屏和1个 键盘组成,用于操作刨煤机、 输送机等各种设备,具有 急停闭锁、 预警、 声音信号和语音通信等功能。 5 KE 1 004型开关是刨煤机机头、 机尾电动机的 磁力起动器。它有4个接触器模块,模块内增加了微 型换向电动机,可远程换向控制,还采用过零点时分分 断负荷技术,大大延长了开关的使用寿命。 6 PE4 11 O型和KCC l型智能接口用于把本安型 传感器、 执行器,如开关、 按钮或阀等接入PROMOS控 制器设备总线,为传感器、 执行机构供电,并带有远程 切断功能,具有集成的设备总线诊断功能。 7 HPS20MI流量开关是监测冷却水流量的装置。 绝缘适配器IA可触电式地把2台相邻支架的电源组 分开,依靠特殊的固体状态的光耦合器,在2个相邻支 架电源组的电源不相混合的情况下传输通信数据,有 4个接线口。电源适配器PA可把本架电源连接给2 个相邻的电源组,并触电式地把2台相邻支架的电源 组分开,依靠特殊的固体状态的光耦合器,在2个相邻 支架电源组的电源不相混合情况下,传输通信数据,有 4个接线口。 8 PE7 1 2 1型急停开关用于PROMOS设备总线 终端。 3 刨煤机自动化控制系统的原理 刨煤机自动化控制系统运行,是由PROMOS监控 系统和PM4支架控制单元通过MCU主控台发出指令, 操作控制台PE4007 C使破碎机、 转载机、 输送机、 刨 煤机依次自动化动作来实现。运行时,由刨煤机减速 箱内的刨头感应开关不断地采集信号,由PROMOS监 控系统控制器处理后得到刨头当前位置、 方向和速度, 并把刨头当前位置信息传递给PM4系统,PM4系统根 据刨头当前位置,并结合自身的传感元件压力传感 器、 测控杆使液压支架实现降柱、 移架、 升柱和推移输 送机等功能,见图1。 图1 刨煤机自动化控制系统 PROMOS监控系统,不仅负责刨煤机与 “三机” 的 控制,而且还负责对电动机水冷、 工作面内喷雾、 扩音 电话、 急停闭锁等的控制。 PROMOS监 控 系 统 根 据 当 前 刨 头 位 置,通 过 PE41lO型智能接口控制喷雾,并在两端头处设置同步 开关进行刨头位置校验,实现刨煤机的高速和低速切 换,在机头、 机尾过渡槽2 m处设有限位开关以给刨煤 机发出停止信号。 所有的冷却装置均以流量开关HPS20MI作为传 感元件,以电磁水阀tG6020D作为执行元件。第一台 电动机启动前,冷却水开关开启;最后一台电动机停止 后,冷却水关闭;无水时,电动机不能启动。 4 刨煤机自动化设备的配套 这两套自动化控制设备从德国DBT公司购置了其 核心部分934ve/ 4.7型刨煤机和934ve/ 5.7型刨煤 机、DBTPF230型输送机及自动化控制系统,其他 设备均采用国产配套。主要有ZY6400/ 09/ 20D型掩护 式液压支架、SZZ一764/ 1 60型转载机、GRB一3 1 5/ 31.5乳化液泵和PR - B一320/ 2. 5型喷雾泵、KSZY一 1250型移动变电站等。 09 山东煤炭科技 2009年第1期 矿用高压配电装置的信号采集设计 张宏伟,吕洪生,颜之静 兖矿贵州能化有限公司,贵州贵阳 550003 摘 要 该文主要介绍了一种矿用配电装置的信号采集设计,该设计采用了LM324为主的信号采集电路,较好解决了信号采集中的稳定,安 全,可靠和灵敏性。 关键词 高压配电 信号采集 设计 中图分类号TD611 .3 文献标识码 B 矿用高压配电装置主要对额定电压互感器10kV、 6kV、 额定频率50Hz、 额定电流至630A的中性点不直接 接地的三相交流供电系统进行控制、 保护和测量。该 高压配电装置具全数字化、 液晶汉显、 故障自诊等智能 自动化功能,其信号采集工作采用了LM324芯片为主 的信号采集电路。而且最具特色的选择性漏电功能也 是采用了LM324芯片,功率计量则使用了晶振加 BL0952计量芯片。 1 系统总体设计方案 采集信号输出要求干扰少、 波形稳定的特点,以方 便PLC采用本电路PLC控制采样与判断,因此电压 电流信号经采样变压器、 互感器采样然后经过整流滤 波送入LM324芯片,再由LM324放大整流,然后送到控 制系统PLC。 2 硬件设计 2.1 芯片的选择 2.1.1 LM324 LM324是四运放集成电路,它采用14脚双列直插 塑料封装,内部包含四组形式完全相同的运算放大器, 除电源共用外,四组运放相互独立。每一组运算放大 器可用图 1a 所示的符号来表示,它有5个引出脚,其 中 “” 、“-” 为两个信号输入端,“V ” 、“V -” 为正、 负电源端,“Vo” 为输出端。两个信号输入端中,Vi - 3 收稿日期2008 - 12 - 15 作者简介张宏伟1968 - ,男,大学学历,中国传媒大学,兖矿贵州 能化有限公司投资部副部长,主要工作方向投资管理,造价控制等。 - 为反相输入端,表示运放输出端Vo的信号与该输 入端的相位相反;Vi 为同相输入端,表示运放输 出端Vo的信号与该输入端的相位相同。见图 1b 。 图1 芯片引脚 1同相交流放大器见图 2 。同相交流放大器的 特点是输入阻抗高。其中的R1、R2组成1Π2V 分压电 路,通过R3对运放进行偏置。 图2 同相交流放大器 电路的电压放大倍数Av也仅由外接电阻决定Av 1 RfΠR4 ,电路输入电阻为R3。R4的阻值范围为几 千欧姆到几十千欧姆。 5 结语 第一套刨煤机自动化控制系统设备经工作面调试 后,用于4个工作面的生产。试用和生产都很成功。 但也存在一些问题,如更改过MCU主控台操作软件和 KE 1004开关程序,冷却水流量开关多次出现故障,端 头和过渡支架不能设计成自动化控制等。这些问题, 经认真分析研究,均已在第2套设备上进行了完善和 改进。该刨煤机自动化控制系统的应用,为薄煤层合 理回采开创了一条安全、 经济、 高效、 高产的道路。 参考文献 [1]陈引亮.刨煤机组采煤技术[M].徐州中国矿业大学出版社,1997. [2]刘占胜等.国内外刨煤机发展状况及前景展望[J ].煤矿机械, 200610 . [3]李勃等.德国刨煤机在薄煤层工作面开采中的应用[J ].煤矿机 械,200312 . 19 2009年第1期 山东煤炭科技