煤矿机械设备电气自动化技术的应用.doc

煤矿机械设备电气自动化技术的应用 摘要煤矿安全问题不仅关系到生产企业的自身利益，更重要的是关系到工人们的生命安全，煤矿企业生产安全是各方面都高度重视的问题，特别是煤矿井下地质及工作环境恶劣，机械设备较多，而自动化的总体水平相对滞后，煤矿自动化已成为煤炭企业及煤矿生产发展的重中之重。本文主要阐述了煤矿采掘机械的电气自动化、煤矿运输提升机械电气自动化、胶带输送机集中控制系统、煤矿安全，监控控制系统。 关键词煤矿机械；自动化技术；电气设备；应用 中图分类号 X752 文献标识码 A 文章编号 引言 随着人类文明的不断发展，在科学技术的不断飞速发展的背景下，自动化技术得到了长足发展，同时也是进一步发展的条件。在工矿企业生产中，机械设备的自动化水平较高，已经进入综合自动化时代，自动化技术在企业生产中发挥了重要的作用。自动化控制的精度和智能化程度不断增加。自动化技术正在向知识密集化、功能多样化技术、集成化方向迅速发展。现代控制技术、计算机技术、通信技术和传感器技术是现代自动化技术的几大支柱。现代自动化技术与计算机技术已紧密集成。煤矿企业生产特别是煤矿井下地质及工作环境恶劣，机械设备较多，而自动化的总体水平相对滞后于制造业和石油、电力、钢铁等行业。煤矿自动化已成为煤炭企业及煤矿生产发展的重中之重。 1、煤矿采掘机械的电气自动化 近些年来，国内外的采掘机械设备正在向着电牵引方向发展，使装机容量日趋增大，多电机驱动，电机采用横向布置方式。采煤机的总装机功率均在1000kw以上，有些已经达到15o0kw，牵引电机功率2x60kw，牵引速度O-30m／min。交流电牵引采煤机因其效率较高、可靠性较强、抗污能力较强、维护方便而倍受煤炭企业的重视。控制技术是以计算机技术为核心，由多种传感器的工况监测与故障诊断系统，这是先进大功率、高效率综采设备的主要特点。煤矿用工作面输送机正向着多样化、重承载运输的方向发展，许多已采用双速电机，主、副电机液压平衡，使用计算机技术进行工况的监测技术。液压支架使用以计算机机为核心的电液控制和高压大流量供液系统。移架速度达68s／架。大功率、高可靠性的机电一体化综采成套技术，使煤矿生产高度集中，单产工效可实现高产高效。 由于国外相关技术发展较早，相比国际上的发的水平，我国的采掘机械自动化技术相对滞后，采煤机最大装机功率为电牵引830kw；液压牵引800kw。牵引调速方式还是以液压牵引为主，电牵引起步较晚。国产电牵引采煤机仅有MG3344-PWD型等，薄煤层交流电牵引采煤机投入使用，其核心电控部分主要是以国外引进，上海、太原、西安、佳木斯等煤机研究与生产机构都在试验或研制电牵引采煤机，有些已投入煤矿生产。工作面刮板运输机运输能力较低，过煤量较小，连接强度低，无工况监测液压支架的电液控制在国内煤矿机械企业和研究机构正在研制，综采设备电气控制与检测方面比较落后，不具有故障诊断功能，微机控制还处在应用阶段。在煤矿综掘方面利用PLCI微型计算机对掘进机的自动控制的尚处在起步阶段，与采煤先进国家的差距还比较大。 2、煤矿运输提升机械电气自动化 二十世纪八十年代以后，煤矿产量不断增加，一些大中型煤井下厚煤运输主要采用胶带运输设备。胶带运输监控系统的研制与应用已有了较快发展。系统化的综合保护替代了单一的保护；计算机和PLC已普遍应用，DS结构能实现与矿井安全生产监控系统的连接，实现地面监控目的。此外，有的高校研制的胶带机全数字直流调速系统，在一些煤矿投入使用，效果非常显著；计算机与工业电视胶带集中监控系统，也在一些煤矿投入使用，实践表明，应用效果较好。胶带自动化存在的问题是部分保护尚未过关等。 在我国，提升机多为交流提升，转子串电阻方式调速为其主要调速方式，除J’大型先进的矿井采用PLC控制替代继电器控制外，一些矿井还采用继电器一接触器控制，直流提升机60％F-D机组拖动。改革开放以来，我国引进了30余台SCRD直流全数字控制提升机，而国产的scRD直流提升机以其模拟线路控制居多。采用PLC和微机实现监控和数据采集处理的SCR-D提升机已投入使用。近年来，我国以计算机为核心的提升机后备电气保护装置发展较快，对确保提升机的安全运行起着重要作用。我国生产的脉冲调速装置多采用晶闸管器件构成斩波器。随着新型电力电子器件的开发和应用，高斩波频率，高效率的斩波器先后投入应用。以微机*IPLC为核心的“信、集、闭”系统研制成功。随着交一交变频器技术的成熟，交一交变频同步拖动调速系统的发展。先进采煤国家在提升机的电控方面已采用PLC为控制核心，采用PLC进行提升工艺控制、安全回路监视、同路行程控制，使提升机的安全保护的产品标准化，同时，实现了全微机监控，全部安全部件均采用双线回路，安全监控回路采用冗余技术来保证提升机的安全运行。以微机为核心的故障诊断装置的提升可实现高度自动化。 3、胶带输送机集中控制系统 PLC 作为控制核心，以工业监测、监视、控制软件作为用户界面，在主控站可实现以下联锁功能主斜井皮带机与地面生产系统及井下给煤机之间设有连锁功能，遵循“逆煤流起车、顺煤流停车”原则，并能在事故情况下不堆煤（紧急停车）；具有集控、单机、手动、检修等各种工作方式；电控装置与变频器、调速型液力耦合器、CST、液体粘性传动装置和电软起动装置配合，能控制胶带输送机的加、减速度，能够实现皮带机软启动及软停车，起、停、加、减速度要求控制在a≤0.30 m/s2范围内，能满足其较低加速度平稳起动和重载起动要求，确保多台电机之间的功率平衡；上位机监控显示功能显示胶带速度、电流、煤流量、跑偏、打滑、堆煤、烟雾、温度等故障信号，实现自动语音报警及故障提示；在分站 PLC上自动汉字提示及报警，且分站信息能在上位机上显示；组网功能与工业以太网和全矿井的监测监控系统联网，实现数据远传、远程监视功能。 4、煤矿安全，监控控制系统 我国在引进国外先进的安全监控系统及制造技术的同时，研究和生产煤矿安全监控系统，逐步推出了KJ2、KJ4、K190、K195、TF200、AVI等。一般为DCS系统，其结构与计算机应用已步入国际中上游水平。 在我国，许多大中型煤矿已经安装了监控系统，装备了瓦斯遥测仪和断电仪，风电闭锁装置，红外线自动喷雾装置等监测仪器，我国安全监控系统基本上可满足煤矿的安全生产要求，而因相配套的传感器的种类较少、寿命较短、稳定性较差、维护工作量较大，这些造成在一些监控系统的工作缺乏安全可靠性，系统利用率不高。因此，要采用科技措施，提高系统的可靠性和矿用传感器的开发，为煤矿的安全生产提供技术保障。 5、结束语 电气自动化技术的应用使煤矿机械有了质的飞跃，从而提高了煤矿企业的生产效率，同时提高了生产安全性。相信随着科学技术的深入发展，以及煤矿机械设备电气自动化技术的广泛应用，为打造数字煤矿、安全煤矿、高效煤矿提供了可能，是煤矿机械发展的必然趋势。 参考文献 [1] 李海东．煤矿自动化的现状与发展．煤矿现代化，2005．5 [2] 芮冰等．我国采煤机5O年发展回顾和展望．煤矿机电，2000．5 [3] 何敬德等．国内外煤矿采掘运装备技术现状、发展对策和思考．煤矿机电，2005．5