煤矿地面压风机无人值守集中控制系统的应用研究.pdf

总 第198期 201 9年第1 0期 机 械 管 理 开 发 MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENT Total 198 No.10, 2019 实践与应用 DOI10.1610.16S25/25/j . .cnki. .cnl4-1134/4-1134/th.2019_10.092.2019_10.092 煤矿地面压风机无人值守集中控制系统的应用研究 李 路 霍州煤电汾河多种经营有限公司， 山 西 洪 洞041602041602 摘要针对辛置煤矿为了改善原监控系统缺陷而采用西门子针对辛置煤矿为了改善原监控系统缺陷而采用西门子S7-200PLCSMART集中控制系统对地面压风集中控制系统对地面压风 机智能自动化控制的应用实践， 分析该系统的结构、 功能、 运行效果。工业应用表明， 地面压风机集中控制系统机智能自动化控制的应用实践， 分析该系统的结构、 功能、 运行效果。工业应用表明， 地面压风机集中控制系统 维护成本低， 可有效降低设备故障率， 减轻人员劳动强度， 实现智能自动化控制， 切实保障矿井安全生产。维护成本低， 可有效降低设备故障率， 减轻人员劳动强度， 实现智能自动化控制， 切实保障矿井安全生产。 关键词PL C 自 动 化 控 制 通 风 压 风 机 工 业 以 太 网自 动 化 控 制 通 风 压 风 机 工 业 以 太 网 中图分类号TD265 文献标识码A 文章编号1003-773X 201910-0218-03 引言 矿井压风机是通过压缩空气后给煤矿井下供风 的重要机械设备气其运行时间、 排气温度、 排气压 力等参数的控制直接关系着矿井供风质量。通过控 制压风机的压力、 排气量、 喷油温度、 加载卸载等参 数的精度，实现井下用风的自动调节，保证生产安 全 ， ， 通过研究发现， 采用西门子S7-200PLCSMART 压风机集中控制系统[ 2 ] 可实现监测、 监视、 自动化控 制 、 故障报警及保护等功能， 提高矿井供风能力， 确 保矿井安全通风。 1工程背景 辛 置 煤 矿 原 压 风 机 监 控 系 统 采 用 的 是 KWJ-IIA型监控器， 该监控器只能实现温度、 压力 监控，对压风机运行情况全靠工作人员不间断跟踪 记录， 工作人员工作量大、 强度高， 记录不全、 差错性 高 ， 通风能力不够等缺陷， 甚至严重时会造成安全事 故。 辛置煤矿压风站现安装有多台压风机， 为了改善 原监控系统缺陷， 实现压风机房无人值守， 确保生产 工艺和设备环境都能在可控的范围内，防止意外发 生 ， 需要对设备的运行参数以及环境实时监视、 自动 化控制， 辛置煤矿决定采用西门子S7-200PLCSMART 集中控制系统对地面压风机智能自动化控制[ 3 ] 。地 面压风机集中控制系统设备、型号以及数量如表1 所示。 压风机集中控制系统安设在压风机房，确保机 房温度为-2540 t范围内， 空气相对湿度控制在 曰平均值不大于95。构建压风机房自动化系统， 建立集控中心， 安装一面操作台， 为服务器等上位机 设备提供安装环境，实现对压风机房机电设备的远 程监测、 控制。压风机房设置PLC控制箱， 实现对压 收稿日期 2019-05-08 2019-05-08 作 者 简 介 李路（ 1988 ） ， 女 ， 毕业于太原理工大学矿山机电 李路（ 1988 ） ， 女 ， 毕业于太原理工大学矿山机电 专业， 助理工程师， 现任霍州煤电汾河多种经营有限公司安全专业， 助理工程师， 现任霍州煤电汾河多种经营有限公司安全 生产部干事生产部干事 表1集控系统设备清单 设备名称型号及规格数量备注 PLC控制柜 1套自制 PLC可编程控制器S7-200SMART 1台西门子 触摸屏1台西门子 工业光纤环网交换机1台 数字高清工业视频摄像头8台大华 温度传感器HSTL-PT100KGS20个华控 温湿度传感器HSTL-104WS1台华控 水侵传感器HSTL-SQ1台华控 烟雾传感器6台华控 气路电动球阀4台 服务器TS5601台联想 硬盘录像机1台大华 中心操作台1套自制 风机房机电设备的就地监测、 控制。 系统可以通过千 兆以太网和集控中心通讯实现数据共享。 2压风机集控系统结构 辛置煤矿地面压风机集中控制系统示意结构如 下页图1 所示。S7-200PLC可编程控制器、 继电器、 信号转换/传输器等元件组成了辛置煤矿压风机集 中控制系统。主要实现接收信号、 转换、 放大信息功 能， 在PLC控制器中进行逻辑判断、 分析、 运算后， 发 出执行控制指令，监控地面压风机房压风机的运行 状况。集中控制系统核心为S7-200PLC可编程控制 器，该控制器具有良好的电磁兼容性、抗冲击性[ 4 ] 。 PLC控制器的I/O接口留有充裕的备用量， 为紧急情 况使用。PLC控制柜能够接入工业以太网是通过光 纤环网交换机进行的，这样就把实现监控子系统与 主机服务器联系起来， 实现信息交流、 通信。PLC控 制柜含显示触摸屏嵌装） 、 按钮、 指示灯、 转换开关、 继电器、 电源开关、 急停按钮与相关按钮等都安装在 内，通讯线缆及光纤连接至各个控制点、数据采集 点。 传感器包括温度传感器、 压力传感器等。 传感器、 2019年 第1 0期 李璐煤矿地面压风机无人值守集中控制系统的应用研究 219- 集控室主机 集控室备机 ilw l 图 1辛置煤矿地面压风机集控结构示意图图 1辛置煤矿地面压风机集控结构示意图 按钮、 指示灯、 转换开关、 继电器、 电源开关、 急停按 钮与相关按钮等采用国内优质元件。地面压风机集 中控制系统是整个矿井控制系统的子系统，通过工 业以太环网方式与其他系统实现互联互通，最终达 到压风机房无人值守的目的。 3压风机集控系统实现的功能 图2为辛置煤矿地面压风机及管路流程，为了 简化， 图中只显示了 3 台集控中的压风机。 集控中心 对压风机自动控制， 按程序执行启动/停止， 全流程运 行状态监控、 历史数据记录、 事件查询及故障报警[ 5 ] 。 集中控制系统可以实现以下功能 1 监测功能。 系统可以实时监测环境温度、 环境 湿度、 环境溢水、 环境烟雾情况等环境参数。可以对 压风机运行参数实时曲线以图形形式显示，便于监 视一小时内各种不同参数的变换趋势。可以对压风 机现有参数设定功能各项数据进行远程设定，可以 完成对压风机出风压力、 空气储气罐压力、 空气气分 气缸压力、 空气储气罐温度的连续在线监测功能。 2 自动化控制功能。自动控制下， 通 过P L C采 集的各种信号， 确定开、 停压风机时间及台数。在正 常情况下， 各台压风机能自动轮换工作。 此方式下可 实现无人值守。 3 故障报警及保护功能。集中控制系统具有故 障显示、 故障报警和保护功能， 实时显示压风机运行 状态。集控系统能够识别故障类型和自动诊断故障 程度,一旦出现故障， 集控中心立即发出报警指令， 执行元件执行安全保护动作， 报警灯闪烁提示， 并实 现停机保护， 自动开启备用压风机。待故障消除后， 集控中心命令设备安全复位， 继续运转。 4 接入功能。P L C控制柜能够接入工业以太网 通过光纤环网交换机进行， 实现信息交流、 通信。压 风机机监控子系统并入全矿井的监控系统，共享整 个监控信息， 实现全矿自动化控制的功能。 系统具有 多种通讯协议可选， 可与其它相关系统互联互通， 软 件修改可在控制室完成。 5 其他功能。 自动装置具有远程编程、 现场编 程 、完善修改系统功能，具有较强的兼容性和扩 展性。 1 一4 号压风机整机;24号压风机机头压力； 3一4 号压风机出口电动闸阀;4一4号风包温度传感器； 54 号风包压力传感器;64 号风包排污电动球阀； 7总管压力传感器;8总管流量计 图 2辛置煤矿地面压风机系统示意图图 2辛置煤矿地面压风机系统示意图 4工程应用 辛置煤矿地面压风机集中控制系统在2018年 2 月 2 0 日开始安装,在经过7 个多月有条不紊的安 装后， 在同年9 月 2 5 日进行了试运行， 试运行正常。 从 2018年 10月 至 2019年 2 月运行期间作为观察 阶段。观察期间，S7-200P L C S M A R T压风机集中控 制系统运行稳定， 供风量在持续调节控制内， 控制系 统的各个元件配合度高、灵敏度可靠、监测结果理 想 ， 可操作性强， 使用方便， 实现了监测、 监视、 自动 化控制、 接入、 故障报警及保护等功能， 是比较实用、 逻辑匹配强、 高功能的集控体系。 有效降低了辛置煤 矿通风事故率，为矿井安全通风和生产提供了可靠 保障。 在试用观察期间，集中控制系统对地面压风机 进行实时智能化自动检测、 监测、 感知、 逻辑分析、 判 断 ，与辛置煤矿原K W J - I I A型监测等系统相比， S7-200P L C S M A R T压风机智能集中控制系统具有以 下优势 1 智能性、 自动化强。不需要多人员实时记录， 减轻了人工劳动强度， 自主识别设备故障， 降低了误 差和差错率， 确保矿井供风稳定、 可靠。 2 维护成本低。集中控制系统核心是P L C可编 程器， 能够准确掌握零部件故障位置、 故障类型， 及 时报警和有效处理损坏的零部件， 减小了维护， 一年 大约能节约1 0万元。 3 通风效果理想。集中控制系统具有综合自动 化水平， 上位机不仅能够查看设备运行状态， 还可以 根据矿井通风需求进行自动化调节，切实保障了并 下用风需求。 5结论 为确保辛置煤矿供风质量， 精准控制排气温度、 压 力 、 风量等， 采用西门子S7-200P L C S M A R T集中 控制系统对压风机等设备实施智能自动化控制。主 要结论如下 1压风机集中控制系统主要由P L C可编程控制 器 、P L C控制柜、 工业光纤环网交换机、 数字高清工 220. 机 械 管 理 幵 发 jxglkfbjb 第3 4卷 业W频摄像头、 中心操作台、 各种传感II等结构件細 2 集中控制系统核心为S7-200P L C可编程控 制器， 通过光纤环网交换机接人工业以太干网， 实现 监控子系统与主机服务器的通信以及与其他系统实 现互联互通， 最终达到压风机房无人值守目的。 集中 控制系统实现了监测、 监 视 、 自动化控制、 故障报警 及保护、 接入等功能。 3 在辛置煤矿试运行以来， 地面压风机集中控 制系统优势明显， 功能齐全， 维护成本低， 供风稳定， 有效降低了设备故障率， 减轻了人员劳动强度， 为矿 井安全通风提供了强有力的保障。 参考文献 [ 1 ] 卢志强.压风机同步电动机励磁装置集成化技术改造[J].煤炭 技术，2004,233 22-23. 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The industrial application shows that the centralized control system of ground compressor has low maintenance cost, which can effectively reduce the failure rate of equipment, reduce the labor intensity of personnel, realize intelligent automatic control, and ensure the safety of mine production. Key words PLC automatic control; ventilation; compressor; indushial Ethernet 上接第2〇7页） 2 2万元。在应用过程中,没有发生事故， 具有较高的 安全系数。 4结语结语 通过分析E J M2 x 170掘锚一体机在使用中存 在的问题， 提出了解决措施。 通过实际使用发现该设 备具有推进效率高、 支护效率高、 故障率低等优点， 能够为煤矿带来明显的经济效益。 参考文献 [ 1 ] 单永泉， 王宏建.掘锚一体机在万利一矿的应用[J].神华科技， 201210 45-47. [ 2 ] 吴建星， 吴拥政.基于掘锚一体机的煤巷锚杆支护参数及施工 工艺优化研[J].煤矿开采，2014 6 83-85. [ 3 ] 苏鹏.掘锚一体机使用存在的问题及改进措施[J].煤炭与化工， 2017591-93. [ 4 ] 孔庆胜， 王彦明.ABM20S型掘锚一体机运输系统的改造[J].科 技视界，201219 69-71. [ 5 ] 王中亮， 王振虹， 刘海泉.复杂条件下掘锚一体机快速成巷技术 研究[J].山东煤炭科技，2016 2 42-45. [ 6 ] 梅光发.煤巷掘锚一体机化快速掘进技术研究与应用[J].山西 煤炭，20171 66-68. [ 7 ] 石涛.煤矿掘锚一体机组的设计与力学特性分析[J].煤炭技术， 20184 99-101. [ 8 ] 程聪.应用掘锚一体机实现快速掘进[J].科技资讯,201512 70-73. 编辑赵琳琳 Application of EJM2xl70 Boring and Anchoring Machine Zhang Zeping, He Yangxiao Majiliang Mine, Datong Coal Mine Group, Datong Shanxi 037001 Abstract With the continuous development of coal mining technology, the tunneling speed is getting faster and faster. How to efficiently dig and smoothly tap the connection is a very important content. In view of this problem, this paper proposes to replace the original with the EJM2 x 170 boring and anchoring machine, and analyzes the common faults of the equipment in the downhole use, and proposes a solution. After the practice proves, the EJM2 x 170 boring and anchoring machine has the advantages of high propulsion efficiency, high support efficiency and low failure rate, which can bring obvious economic benefits to the coal mine. Key words coal mine; integrated anchoring machine; application; fault