煤矿转载机远程—机载监控系统研究.pdf
第 4 2卷第 8期能 源 与 环 保 V o l 4 2 N o 8 2 0 2 0年8月 C h i n aE n e r g ya n dE n v i r o n m e n t a l P r o t e c t i o nA u g . 2 0 2 0 收稿日期 2 0 2 0- 0 4- 1 0 ; 责任编辑 陈朋磊 D O I 1 0 . 1 9 3 8 9 / j . c n k i . 1 0 0 3- 0 5 0 6 . 2 0 2 0 . 0 8 . 0 3 8 作者简介 姜占东( 1 9 7 8 ) , 男, 宁夏永宁人, 1 9 9 9年毕业于宁夏大学, 现从事机电运输工作。 引用格式 姜占东. 煤矿转载机远程机载监控系统研究[ J ] . 能源与环保, 2 0 2 0 , 4 2 ( 8 ) 1 7 4 1 7 7 . J i a n gZ h a n d o n g . R e s e a r c ho nr e m o t e a i r b o r n em o n i t o r i n g s y s t e mo f c o a l m i n et r a n s f e r m a c h i n e [ J ] . C h i n aE n e r g ya n dE n v i r o n m e n t a l P r o t e c t i o n , 2 0 2 0 , 4 2 ( 8 ) 1 7 4 1 7 7 . 煤矿转载机远程机载监控系统研究 姜占东 ( 国家能源集团宁煤公司 石槽村煤矿, 宁夏 灵武 7 5 1 4 0 0 ) 摘要 为了确保煤矿安全生产, 提高煤矿综合效益, 基于煤矿转载机基本特征, 设计了远程机载监控 系统总体结构, 系统主要由地面远程监控系统、 巷道远程监控系统和机载监控系统 3部分组成, 分别 对各个系统的功能及相关设备进行了分析。研究为实现转载机智能化改造提供了技术支持。 关键词 转载机; 远程机载监控; 地面远程监控系统; 巷道远程监控系统; 机载监控系统 中图分类号 T D 4 2 1 . 7 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 3- 0 5 0 6 ( 2 0 2 0 ) 0 8- 0 1 7 4- 0 4 R e s e a r c ho nr e mo t e a i r b o r n emo n i t o r i n gs y s t e mo f c o a l mi n et r a n s f e rma c h i n e J i a n gZ h a n d o n g ( S h i c a o c u nC o a l M i n e , N a t i o n a l E n e r g yG r o u pN i n g m e i C o m p a n y , L i n g w u 7 5 1 4 0 0 , C h i n a ) A b s t r a c t I no r d e r t o e n s u r e t h e s a f e p r o d u c t i o no f c o a l m i n e s a n di m p r o v e t h e c o m p r e h e n s i v e b e n e f i t s o f c o a l m i n e s , b a s e do nt h e b a s i c c h a r a c t e r i s t i c s o f c o a l m i n e t r a n s f e r m a c h i n e s , t h e o v e r a l l s t r u c t u r e o f t h e r e m o t e a i r b o r n e m o n i t o r i n g s y s t e mw a s d e s i g n e d . T h e s y s t e mi s m a i n l yc o m p o s e do f 3p a r t s g r o u n dr e m o t e m o n i t o r i n g s y s t e m , r o a d w a y r e m o t e m o n i t o r i n g s y s t e ma n da i r b o r n e m o n i t o r i n g s y s t e m . T h e n , t h e f u n c t i o n s o f e a c hs y s t e ma n dr e l a t e de q u i p m e n t w e r e a n a l y z e ds e p a r a t e l y . T h e r e s e a r c hh a s p r o v i d e dt e c h n i c a l s u p p o r t f o r t h e i n t e l l i g e n t t r a n s f o r m a t i o no f t h et r a n s f e r m a c h i n e . K e y w o r d s r e p r i n t i n gm a c h i n e ; r e m o t e a i r b o r n em o n i t o r i n g ; g r o u n dr e m o t em o n i t o r i n gs y s t e m ; r o a d w a yr e m o t em o n i t o r i n gs y s t e m ; a i r b o r n em o n i t o r i n gs y s t e m 0 引言 煤矿转载机作为工作面运输系统的重要组成部 分, 其自动控制、 在线监测和故障诊断决定着矿井的 生产效率和安全效益。当工作面在正常运转时, 需 要实时、 频繁地对转载机和相关运输设备进行启停, 但是煤矿井下环境恶劣, 工人劳动强度大, 当发生事 故需要紧急停车时, 由于多方面原因, 工人不能够可 靠、 及时停止设备, 会造成设备压死或启动困难。国 内针对转载机监控仍处于初步阶段, 在控制方面, 仅 能实现对转载机闭锁、 停止、 启动等控制, 还没实现 本地控制; 在监测方面, 只是实现了对电机冷却水的 流量和压力, 减速器的油位、 油温等物理参数的本地 检测, 没有实现对电气参数的监控; 在故障诊断方 面, 只是实现了对部门装备的故障诊断功能的监 测[ 1 3 ]。鉴于此, 虽然对转载机监控系统研究有一定 突破, 但是还不够深入, 不能够满足现代化矿井的需 求。本文研究了煤矿转载机远程机载监控系统, 系统包括了远程监控系统、 巷道远程监控系统和机 载监控系统, 为开发先进技术性能、 高可靠性、 高强 度及大功率的转载机系统提供了理论支持。 1 转载机特征 煤矿转载机主要用于煤的运输和转载, 安装于 运输巷和工作面交界处, 配套使用的设备主要有胶 带输送机、 破碎机、 刮板输送机、 液压支架和采煤机 等。煤矿转载机主要包括机头、 紧链装置、 机尾、 刮 板链和溜槽等组成[ 4 5 ]。 ( 1 ) 转载机机头。主要包括传动装置、 挡板、 卡 箍、 液压系统、 拨链器、 舌板、 机头链轮轴组件、 伸缩 471 2 0 2 0年第 8期姜占东 煤矿转载机远程机载监控系统研究 第 4 2卷 油缸、 后槽体、 机头架组成。①拨链器。主要作用是 防止链环卡在链轮槽中, 为焊接部件, 安装在链轮齿 的沟槽内。②链轮。主要带动刮板的圆形轮, 是由 合金钢整体锻造的, 能够实现整体拆卸。③伸缩油 缸。主要用于前机头和后机头的连接, 起到微调的 作用。④机头架。分为后机头和前机头, 主要用于 承载刮板链、 拨链器、 链轮组件、 传动装置。⑤传动 装置。是整个设备的动力来源, 主要由减速器、 连接 罩和电动机组成, 采用双速电机驱动, 安装在机头架 上。 ( 2 ) 转载机紧链装置。主要由伸缩机头辅助紧 链、 阻链器等组成。 ( 3 ) 转载机刮板链。主要由螺母、 连接环、 螺 栓、 横梁、 刮板和圆环链组成, 在工作中能够承受较 大的动载和静载, 具有较高的抗摩擦性能和抗腐蚀 能力。其中, 调节链主要对刮板链的长度进行调节, 来适应转载机的长度。 ( 4 ) 溜槽。主要由盖板、 电缆槽和槽体组成。 ( 5 ) 机尾。主要由油箱、 拨链器、 机尾链轮组 件、 挡板和机尾架组成。 本文选择 S Z Z 9 0 0 / 3 1 5型转载机作为研究对象, 主要技术参数见表 1 。 表 1 S Z Z 9 0 0 / 3 1 5型转载机主要技术参数 T a b 1 Ma i nt e c h n i c a l p a r a me t e r s o f S Z Z 9 0 0 / 3 1 5t r a n s f e rma c h i n e 参数技术指标 设备输送能力/ ( t h - 1) 20 0 0 设备装机功率/ k W3 1 5 电动机额定功率/ k W3 1 5 电动机冷却方式水冷 刮板链链条规格3 4 1 2 6紧凑链 刮板链紧链方式液压伸缩机尾、 闸盘紧链 中部槽链接强度/ k N30 0 0 设备设计长度/ m4 5 电动机型号Y B S D 3 1 5 / 1 6 0 4 / 8 电动机额定电压/ V11 4 0 刮板链型式中双链 刮板链链条中心距/ m m2 0 0 中部槽结构形式整体焊接箱式结构 2 远程机载监控系统总体结构 煤矿转载机远程机载监控系统主要由地面远 程监控系统、 巷道远程监控系统和机载监控系统组 成。其总体结构[ 6 7 ]如图 1所示。 图 1 远程机载监控系统总体结构 F i g 1 O v e r a l l s t r u c t u r eo f r e mo t e a i r b o r n e mo n i t o r i n gs y s t e m ( 1 ) 地面远程监控系统。主要采用 S I M A T I C Wi n C C7 . 0S P 3的远程监控平台。可以实现远程控 制转载机及相关部件的运行、 停机等, 也实现了对转 载机地面监控的功能。 ( 2 ) 巷道远程监控系统。实时监测电气传感参 数和物理传感参数, 并将数据进行融合分析, 实现对 故障的诊断, 然后传导到地面监控中心。 ( 3 ) 机载监控系统。主要有模拟量和数字量输 入模块, 对传感器件监测到的相关数据进行采集, 然 后采用人机交互界面实现数据的实时监测, 根据监 测数据判断设备是否发生故障, 并控制设备实现急 停、 停机和启动。 3 转载机地面远程监控系统 该系统能够使实现对设备供配电、 网络连接状 况、 运行状态的监控及对设备的总体控制。分为 3 D V R数字监测平台和 Wi n C C的远程健康平台。转载 机远程监控平台设计主要由监控界面设计、 变量设 计和通信设计组成。本文仅分析转载机通信设 计[ 8 1 0 ]。 ( 1 ) 转载机远程控制平台。为了获取系统采集 571 2 0 2 0年第 8期 能 源 与 环 保第 4 2卷 到的传感数据, 系统应实现和巷道监控装置的通信, 转载机远程监控平台通信结构如图 2所示。 图 2 转载机远程监控平台通信结构 F i g 2 C o mmu n i c a t i o ns t r u c t u r eo f r e mo t e mo n i t o r i n gp l a t f o r mo f r e p r i n t i n gma c h i n e 为了实现转载机巷道监控装置和转载机远程监 控的通信, 主要是实现 S 7 3 0 0P L C和 S I M A T I C Wi n C C 7 . 0S P 3的通信, 主要步骤为 ①增加新的通 信驱动程序, 增加 S I M A T I CS 7P r o t o c o l S u i t e . c h n作 为驱动程序; ②对通道单位进行选择, 选择驱动程序 下的 T C P / I P通道单元; ③建立相关连接, 建立与巷 道监控装置中 S 7 3 0 0P L C的连接, 对相关参数进行 设置, 如插槽号、 机架号、 站地址等。 ( 2 ) 3 DV R数字化监控平台( 图 3 ) 。在虚拟环 境中三维模拟了转载机相关工作状态, 主要采用 O P C通信协议, 对巷道监控装置 S 7 3 0 0P L C进行访 问, 然后实时采集运行数据, 再进行虚拟模拟实现。 和传统的相比, 3 DV R数字化监控平台更具有视觉 效果。 图 3 3 DV R数字化监控平台 F i g 3 3 DV Rd i g i t a l mo n i t o r i n gp l a t f o r m 4 转载机巷道远程监控系统 该系统是实现转载机和相关设备远程控制的核 心, 是地面远程控制和机载控制的核心。主要由隔 爆交换机、 巷道监控主机、 巷道监控装置等构成。 ( 1 ) 装载机巷道监控装置。主要由变压器、 交 换机、 工业计算机、 H M I 显示屏、 S 7 3 0 0P L C 、 光电转 换模块组成。其内部主要由内部接线腔、 外部信息 接线腔和变压器腔组成。转载机巷道监控装置如图 4所示。 图 4 转载机巷道监控装置 F i g 4 R o a d w a ymo n i t o r i n gd e v i c ef o rt r a n s f e rma c h i n e 转载机巷道监控装置的功能 ①供配点系统监 控功能; ②转载机工况参数监控功能; ③远程控制功 能。 ( 2 ) 转载机巷道监控主机。实现了转载机及相 关设备的远程故障诊断和集中监控。转载机巷道监 控主机主要功能 ①对采集到的信息进行分析、 判断 以及实现远程故障诊断; ②对转载机及相关设备进 行远程集中控制, 如急停、 正常启停、 顺序启动等; ③ 实时显示移动变电站、 组合开关控制器、 机载监控装 置的基本信息。 5 转载机机载监控系统 为了实现转载机所有参数能够本地监控, 建立 了转载机机载监控系统, 系统由多个物理传感器组 成, 具体型号和功能见表 2 。 表 2 转载机机载监控系统传感单元型号和功能 T a b 2 Mo d e l a n df u n c t i o no f t h es e n s o ru n i t o f t h eo n b o a r dmo n i t o r i n gs y s t e mo f t h er e p r i n t e r 传感器名称采集对象用途 G WP 2 0 0温度传感器 减速器输出轴温度 对减速器低速轴轴承温度进行采集 G WP 2 0 0温度传感器 减速器输入轴温度 对减速器高速轴轴承温度进行采集 P T 1 0 0温度传感器电机轴承温度对双速电机轴承温度进行采集 P T 1 0 0温度传感器电机绕组温度对双速电机绕组温度进行采集 G D P 6 0 Z压力传感器冷却水出口压力对冷却水压力值进行采集 G WP 2 0 0温度传感器冷却水温度对冷却水温度进行采集 G L W1 5流量传感器冷却水流量对冷却水水流量值进行采集 G WP 2 0 0温度传感器减速器油箱油温对减速器油箱油温进行采集 G U Y 3 0液位传感器减速器油箱油位对减速器油箱油位高度进行采集 转载机机载监控系统主要安装在转载机机身腔 内, 用来采集各传感器相关物理传感数据和组合开 671 2 0 2 0年第 8期姜占东 煤矿转载机远程机载监控系统研究 第 4 2卷 关相关电气参数, 其核心部件为 S 7 3 0 0P L C 。 6 结论 基于转载机基本特征, 对转载机监控系统的总 体结构进行了设计, 然后分别分析了地面远程监控 系统、 巷道远程监控系统和机载监控系统, 研究为智 能矿井建设提供了技术支撑。 参考文献( R e f e r e n c e s ) [ 1 ] 刘建斌, 翟勃, 杨启训. 煤矿数字化瓦斯远程监控系统联网的 研究应用[ C ] / / 创新融合发展 创新型煤炭企业发展 与信息化高峰论坛论文集, 2 0 1 0 . 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