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井下皮带集控系统运行检修安全技术措施

  来源:万博亚洲网 点击:  评论:  更新日期:2018年07月25日

一、系统概况

恒源煤矿皮带集控系统以地面控制为主、井下为辅的操作方式,配有视频监控及语音广播系统,保障设备的安全运行。目前,井下皮带集控系统已实现井下9部皮带机、5部煤仓给煤机的远程控制,通过光纤进行数据传输,最终数据上传至地面集控室工控机,完成远程控制及数据显示。

设备包括:

设备名称

型号

 

运量

(t)

主驱电压(v)

主驱

功率

(kW)

运输

距离

(m)

平均

倾角

(°)

1

中央配煤皮带机

DTL100/63/1*30

600

1140

30

13

0

2

中央北乙皮带机

DTL100/63/2*200

500

1140

400

680

5.11

3

-385皮带机

DTL100/63/2*110

600

660

220

1060

1.13

4

48一部皮带机

DSJ100/63/2×75

600

660

150

590

1.51

5

48二部皮带机

DSJ100/63/2×75

600

660

150

790

3.42

6

二水平主暗斜井皮带机

DTL100/80/2*450

500

6000

900

1370

9.66

7

二水平北乙一部皮带机

DSJ80/40/2*40

600

660

150

140

5.41

8

二水平北乙二部皮带机

DTL100/63/2*110

600

660

220

1040

0.31

9

Ⅱ63运输下山皮带机

DTL100/2*400

550

660

220

680

11.3

设备名称

服务采区

 

主驱

电压

(v)

主驱

功率

(kW)

煤仓

深度

(m)

1

Ⅱ63煤仓带式给煤机

Ⅱ63采区

 

660

7.5

24.27

2

-600m煤仓带式给煤机

Ⅱ63采区

 

660

7.5

17.00

3

二水平煤仓带式给煤机

Ⅱ63采区

 

660

7.5

17.77

4

48煤仓带式给煤机

48采区

 

660

7.5

20.19

5

-385煤仓带式给煤机

48采区

 

660

7.5

23.90

 

二、集控技术要求

(一)系统组成

1.井下胶带运输视频集中控制采用计算机分布式控制系统,利用1000M工业以太环网作为通信平台,控制系统由地面监控中心,井下防爆兼本安型可编程控制器和系统线缆网络组成。

2.地面控制中心由两台工业控制计算机,语音调度主机、硬盘录像系统等组成。地面两台计算机采用冗余技术,互为备用。

3.井下防爆兼本安型可编程控制器,采用西门子可编程控制器为核心,分别完成信号采集及控制相关设备任务,并通过1000M工业以太环网与地面监控主站通信,以达到设备单台、设备间连锁集控。

4.系统的控制方式为PLC主控站+人机界面操作屏。系统主要由控制中心、传输网络和井下控制器等组成。

5.具体包含以下几部分:(1)调度监控屏;(2)皮带控制系统;(3)视频部分;(4)扩音电话系统。

6.控制中心(含监控显示系统):控制中心设置在地面指挥控制中心,通过工作站和工业电视系统、扩音电话联络系统、对皮带及相关设施进行集中控制和监视。

7.现场总线+工业以太网网络结构:利用井下可编程控制器组建的现场总线网络作为井下皮带控制系统的底层网络,实现皮带及相关设备的实时控制及信号采集,利用1000M工业以太环网实现和地面调度指挥中心的控制中心工作站的连接通信,实现远程集中控制。

(二)系统功能

系统完成实施后,操作员可在集控室终端上监视控制运输皮带生产过程,完成对运输皮带生产及相关环节的监控任务,实现矿井皮带运输生产系统的综合自动化。具体功能如下:

1.实时运行参数监测。各监控系统实时采集生产工况参数,可以采用图形、报表的形式显示系统的实时工况及目前产量、仓储等。

2.实时过程控制。分析采集的参数,各系统自动完成过程控制,或由操作员操作控制。

3.历史数据查询。生产实时监测数据可以可存贮于生产实时数据历史数据库中,可实现历史回显、历史趋势分析等进行综合分析。

4.设备故障及模拟量超限报警。当设备故障或模拟量超限时,生产监测及管理网络同步显示故障设备名称,并可实现语音报警等功能。服务器将该故障信息存入故障信息数据库,供以后统计分析。

5.具有故障自诊断功能。

(1)网络故障自诊断。当网络由于发生断线、干扰等传输问题时,网络会自动侦测到,并发出报警;

(2)PLC故障自诊断。PLC的扫描器和适配器发生故障时,系统会通过网络的通讯情况判断故障,并发出报警;PLC的I/O模块发生故障时,CPU会通过I/O模块的状态位侦测到故障及故障内容,系统会发出报警;

(3)传感器和信号线故障诊断。模拟量的传感器或信号线发生断线故障时,PLC通过测量值判断故障并发出报警。

6.多功能显示。

(1)工况图显示。工况图动态显示整个系统所有皮带机、给煤机、转载皮带运行的工况,以及主要保护有关参数信息。

(2)信息图显示。实时显示皮带、给煤机的开、停状态和煤仓煤位高度。如皮带开停状态、检修状态、电机功率等参数。

(3)故障及保护显示。同时实时显示皮带和各种保护传感器的工作状态,显示皮带的故障类型,分站之间通信是否异常。

(4)历史查询。设备开停记录、电机功率、历史趋势图查看、相关数据报表显示和历史数据查询。

7.保护功能。系统能够自动实现皮带控制的多种要求外,还可以实现地面集中控制、程序流程控制、井下就地检修控制。实现自动控制时,计算机首先完成内部自检,沿线预警信号,执行开/停机及各种保护和信号的处理,系统具备故障状态下紧急停车功能。系统具有皮带低速打滑、机头堆煤,满仓,超温洒水,烟雾,滚筒超温,沿线急停和跑偏等保护。

8.语音功能。如果出现事故异常,地面集控室通过语音系统给出语音报警提示信号,也可以实现开车前预警提示。

9.光纤工业电视。通过视频摄像仪,采集现场图像信息,利用1000M工业以太环网传输平台上传到集控室,配合工况图可以直观方便对井下设备进行控制。

10.专家决策功能。对胶带运输机运行中出现的故障或检修中发现的问题进行闭环跟踪,直到问题的到解决,保证了系统的安全稳定运行。同时通过C/S的应用程序实时读取皮带控制系统的控制数据,为统计胶带运输机运行时间和带载运行时间进行采集和统计。从而形成了胶带运输系统的设备运转率、设备可运转率、故障停机率、设备完好率的柱状图,为职能部门制定、优化巡检计划提供数据支持。

(三)控制模式

为了满足日常运行、检修、故障处理等需要,具备三种控制模式:就地检修控制、远程手动控制和远程自动控制。操作人员可采用不同方式控制各设备的启动和停止。

1.就地检修控制

当日常检修或故障处理以及特殊需要时,操作人员可在井下现场对设备进行就地控制。

2.远程手动控制

在这种方式下,操作人员只需在地面控制中心操作键盘或鼠标,控制井下各条皮带和给煤机的启停以及故障解除等,并且通过计算机语音系统发布开车提示命令。这种情况系统设备会根据闭锁关系响应操作人员操作。

3.远程自动控制

在这种方式下,操作人员只需在地面控制中心操作键盘或鼠标选择系统启停流程,可实现系统的一键顺/逆煤流启停。

(四)具体要求

系统采用分布式结构,在井下各设备机头处就近设立一套矿用隔爆兼本安型可编程控制主站,完成对该系统受控设备的集中控制;地面设立工程师站,双机热备,远程监测控制系统设备,实时显示系统数据,及时播报系统故障及报警点,形成历史记录,供后期查询及打印报表等。

扩音电话系统按照煤流走向进行布置设计,设备主要包括网关+话机的模式。

1.系统监测信号

模拟量检测的数据主要有:电机功率、煤仓煤位、200kW以上电机温度、液压系统压力数据值等。

数字量检测的数据主要有:皮带机启动开关接触器的状态、急停传感器的状态、跑偏传感器的状态、烟雾传感器的状态、堆煤传感器的状态、系统集控/就地/检修/工作模式。

数据自动采集主要由PLC实现,PLC模拟量输入模块通过传感器连续检测设备运行状态,并通过程序设置超限报警,有效预防事故的发生事故扩大。

2.系统控制信号

系统可以控制皮带机电机、给煤机电机、溜煤眼气缸的开停。

PLC的数字量输入模块将各种开关量信号采集到PLC中作为逻辑处理的条件和依据,控制设备的启停。

3.线缆分配

系统主要依托1000M工业以太环网,就近接入工业以太环网交换机,实现数据、图像等信息的传输。

4.系统使用软件必须为正版软件。

二、地面集控操作流程及注意事项

(一)皮带运输集中控制操控员资格要求:

1.集控员必须经过专职培训,经考试合格后方可上岗操作。 

2.集控员必须严格执行<皮带机集控管理制度>,<集控室管理制度>,<集控员交接班制度>,<集控员操作规程>等相关制度。

3.集控员必须清楚掌握集控系统包含的各部皮带输送机基本情况及集控系统所有部件运行操作程序(操控台、监视台)。

4.集控操作员必须清楚各部皮带输送机所对应的设备数据正常值、视频监控地点。

(二)集控员操作规程:

1.集控员必须严格按照操作程序进行操作,操作过程中,必须保持精神高度集中,不得出现误操作。

2.集控员接班操作前的准备工作:

(1)集控员检查各项纪律是否齐全,并与上班集控员进行交接班,掌握上班运转情况、遗留问题及本班注意事项。

(2)集控员进入操作台,检查控制台、监视台各个部件(显示 器、鼠标)是否正常。

(3)集控员检查控制台所控制各部皮带输送机控制状态模式、参数设置、各个传感器设置是否正常。

(4)集控员利用扩音系统或电话与井下现场巡检员取得联系,依此对各部皮带输送机进行就地控制、联锁远程控制试验,配合井下巡检员并对烟雾、急停、堆煤、闭锁装置等各种保护进行试验,并做好记录,无问题后,通知井下现场巡视员将皮带运输机打到远程控制状态。

3.远程控制皮带输送机操作程序:

(1)根据井下煤仓存煤情况,进行开停各皮带运输系统。

(2)开车前,通知相应的皮带运输巷内巡检人员,利用井下电话及扩音系统警告所有人员离开皮带输送机转动部位及运输区域、进入安全区域。并通知巡检人员检查各设备是否存在问题。

(3)现场巡视员检查各部设备,无问题后,并确保皮带具备运行条件,汇报集控员,集控员确认巡检人员及其他人员进入安全区域后,方可开车。

(4)点击控制台面板上需要启动的皮带运输线的“启动”按钮,皮带机及给煤机正常延时运转,观察皮带机、给煤机启动情况,发现异常情况,及时点击相应的“急停”按钮,停车。通知现场巡视员到现场进行检查,排除问题后,方可再次按程序进行启动。

(5)运转过程中,集控员时刻关注控制台界面中各个皮带机,给煤机运转状况及各部皮带机的煤量变化情况,发现异常情况,及时停车。并及时通知巡检员到达现场进行处理,无问题后方可正常按程序开车。

(6)煤仓空仓或煤仓满后,点击控制台面板上运行皮带运输线的“停止”按钮,给煤机及皮带机 正常延时停机。

(三)集控操作方式

1. 检修模式

控制主界面选择检修模式,单个设备设定启动、停止按钮,启动前,通过语音广播系统向井下皮带沿线喊话,确保皮带可安全启动。按下打点按钮,2s后,按下皮带启动按钮,皮带启动,可观察皮带反馈、电流及视频确定皮带正常启动;皮带停止,按下打点按钮,4s后按下皮带停止按钮,皮带停止,观察反馈、电流及视频图像确定皮带正常停止。

2. 手动模式

控制主界面选择手动模式,设备间连锁,设备启动,前级设备启动正常运行后后级设备方可启动。设备停止,后级设备停止后再停止前级设备。

3. 自动模式

控制主界面选择自动模式,选择流程一或流程二,按下一键启动按钮,根据流程实现设备间连锁启动。按下一键停止按钮,根据流程实现设备间连锁停止。

4. 急停

通过视频发现设备出现问题,可在地面按下单条皮带停止、系统急停按钮,停止皮带运行。

5. 系统复位

设备出现故障,恢复后按下界面单机复位或系统复位按钮,复位故障后,方可开车。

6. 故障查询

设备出现故障后,上位机可记录故障,选择相应时间段,查询各个设备出现的故障。

7. 开停查询

设备启动正常运行后,上位机可记录设备开停及运行时间。

8. 故障处理

(1)上位机语音报警皮带通信故障,确定相应皮带机头的设备供电是否正常,正常,再确定光缆是否有断点,若有,需要熔接光缆。

(2)皮带无法启动,需要现场打开PLC网关,确定启动命令执行后PLC的DO点是否点亮及相应继电器是否输出。若无,需要更换继电器确认,再次无法启动,确认现场皮带机综保是否正常。

(3)应急开机,单个设备出现故障,但现场未及时处理需要开车时,上位机屏蔽相应保护。

(4)设备检修时,需要检修人员和地面上位机核对保护出现故障是否一致,检查保护准确、可靠性。

注意事项:

1. 集控员必须清楚掌握集控系统包含的各部皮带机,掌握井下皮带运输系统。

2.集控员必须时刻关注控制台界面中各个皮带机,给煤机运转状况及各部皮带机的煤量变化情况,发现异常情况,及时停车。

3. 开车前,集控员要利用井下扩音系统及语音打点系统警告所有人员远离皮带机、进入安全区域。

4.开车前,要与井下巡检员进行联系,确认设备无问题后方可开车。

5.每班开车前,要与井下巡检人员联系,配合井下巡检员进行对皮带机各保护进行试验,确保各保护正常后方可开车。

6.开车前,要进行打点开车,主运系统可以不用回点,对于与各个采煤或掘进头搭接的皮带机,必须进行回点后方可开车。与各个采煤或掘进头搭接的皮带机的转载点必须安排岗位司机,防止大块矸石、杂物进入系统。

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