石　超

（煤炭工業(yè)太原設(shè)計(jì)研究院，山西　太原　030002）

1　礦中地面生產(chǎn)系統(tǒng)主要設(shè)備

礦井地面生產(chǎn)系統(tǒng)是將離開井口房的原煤經(jīng)過(guò)輸送、篩分、卸料、裝車等環(huán)節(jié)的加工過(guò)程，主要包含設(shè)備有帶式輸送機(jī)及其制動(dòng)器、圓振動(dòng)篩、手選帶式輸送機(jī)、電動(dòng)液壓犁式卸料器、裝車倉(cāng)全自動(dòng)定量裝車系統(tǒng)及裝車倉(cāng)風(fēng)機(jī)等。

2　電源電纜的選擇分析

根據(jù)《煤炭工業(yè)小型礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50399—200規(guī)定，地面生產(chǎn)系統(tǒng)屬于二級(jí)負(fù)荷，應(yīng)有兩回電源供電，兩回電源分別引自不同的變電所，分列運(yùn)行，當(dāng)其中一條線路發(fā)生故障，另一路電源可及時(shí)投入并負(fù)擔(dān)起全線路負(fù)荷的正常工作。另外需要計(jì)算電源電纜的壓降，根據(jù)統(tǒng)計(jì)生產(chǎn)系統(tǒng)的負(fù)荷及與電源之間的距離，通過(guò)研究380 V鎧裝電纜單位負(fù)荷距時(shí)電壓損失百分?jǐn)?shù)系數(shù)參考表得出壓降數(shù)值。根據(jù)《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50052—95規(guī)定要求，用電設(shè)備端子處，電壓偏差允許值±5%。若計(jì)算數(shù)值大于5，應(yīng)增大所選電纜截面[1]。

3　供配電系統(tǒng)及電氣設(shè)備選型

大中型礦井地面生產(chǎn)系統(tǒng)一般電壓等級(jí)為380V，本文選取GGD系列交流低壓配電柜為例。開關(guān)柜柜內(nèi)分為水平母線隔室、功能單元室、垂直母線室和電纜室，各功能室嚴(yán)格分開，作用相對(duì)獨(dú)立。開關(guān)柜防護(hù)等級(jí)為IP40。開關(guān)柜框架及四周門板做噴塑處理，內(nèi)層隔板在做鍍鋅鈍化處理后再做特殊的防腐工藝處理。低壓開關(guān)柜由以下主要設(shè)備（部件）構(gòu)成：主母線、斷路器、電流互感器、交流接觸器、熱繼電器等。380 V進(jìn)線柜要求裝設(shè)PD211-1M4S9多功能電度表及PZ211-1U4D9電壓表，并要求配備網(wǎng)絡(luò)通訊接口，可以實(shí)時(shí)向地面生產(chǎn)系統(tǒng)集中控制系統(tǒng)和調(diào)度系統(tǒng)上傳電量信號(hào)。低壓饋出回路裝設(shè)

PA211-1I1XA電流表。以上表計(jì)均選用數(shù)顯表，由低

壓開關(guān)柜廠家負(fù)責(zé)配套提供。

4　照明系統(tǒng)設(shè)備的選擇

因地面生產(chǎn)系統(tǒng)的工作特性決定，其屬于粉塵多、易燃易爆場(chǎng)所，所以在選擇燈具上應(yīng)該考慮選擇帶有煤炭安全標(biāo)志的本安型防水防塵及防爆燈具，可在易燃易爆場(chǎng)所安全使用。在光源的選擇上，淘汰了光效低的白熾燈，可以選擇MH氣體放電燈、電磁感應(yīng)燈以及無(wú)極燈等高光效、長(zhǎng)壽命的光源。燈具的開關(guān)及導(dǎo)線應(yīng)選擇防爆開關(guān)及阻燃導(dǎo)線。

5　防雷與接地的設(shè)計(jì)

根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》，篩分間為二類防雷建筑物，凡高度在15m以上的建筑物設(shè)避雷帶保護(hù)，其沖擊接地電阻不大于10Ω[2]。利用帶式輸送機(jī)棧橋的金屬屋頂和金屬架構(gòu)作為防雷裝置，用鍍鋅扁鋼將其可靠連接，形成良好的電氣通道，棧橋兩端用鍍鋅圓鋼分別于篩分間及塊煤倉(cāng)防雷裝置可靠連接，并設(shè)防雷引下線。

6　集中控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

地面生產(chǎn)系統(tǒng)的集中控制系統(tǒng)采用可編程控制器（PLC）來(lái)完成，并能和礦調(diào)度室聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控。集中控制系統(tǒng)的主要軟硬件設(shè)備包括：后臺(tái)監(jiān)控機(jī)、PLC機(jī)柜、PLC輸入輸出模塊、后臺(tái)監(jiān)控機(jī)組態(tài)軟件及編程軟件等。

集中控制系統(tǒng)的硬件配置如下頁(yè)圖1所示，要求采用集散控制方式。根據(jù)地面生產(chǎn)系統(tǒng)控制設(shè)備整體分散相對(duì)集中的特點(diǎn)，在就近車間設(shè)生產(chǎn)系統(tǒng)控制室，并設(shè)有PLC監(jiān)控分站。

集中控制系統(tǒng)設(shè)置3臺(tái)工控機(jī)，其中兩臺(tái)工控機(jī)作為互為熱備用的后臺(tái)監(jiān)控機(jī)，一臺(tái)工控機(jī)負(fù)責(zé)報(bào)警及打印數(shù)據(jù)。另配置一臺(tái)筆記本電腦并配備相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)適配器和通訊電纜，負(fù)責(zé)對(duì)控制程序進(jìn)行在線修改、系統(tǒng)維護(hù)。調(diào)度網(wǎng)關(guān)、PLC控制主機(jī)安裝在PLC網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜內(nèi)，PLC網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜、PLC監(jiān)控分站、PLC控制主機(jī)、后臺(tái)監(jiān)控機(jī)之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)通訊，通訊軟件由自動(dòng)化公司配套提供。PLC網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜、后臺(tái)監(jiān)控機(jī)和打印機(jī)安裝在生產(chǎn)系統(tǒng)控制室內(nèi)。

圖1　集控系統(tǒng)硬件配置圖

生產(chǎn)系統(tǒng)控制室的PLC監(jiān)控分站所采集的信號(hào)主要包括：主斜井帶式輸送機(jī)的運(yùn)行信號(hào)；轉(zhuǎn)載站至篩分間帶式輸送機(jī)及其制動(dòng)裝置、篩分間手選帶式輸送機(jī)、混煤帶式輸送機(jī)、篩分間至裝車倉(cāng)帶式輸送機(jī)及其制動(dòng)裝置的運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)；裝車倉(cāng)、矸石倉(cāng)的煤（料）位參數(shù)；裝車倉(cāng)下、矸石倉(cāng)下各電液閘門位置信號(hào)及其液壓站的運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)；裝車倉(cāng)上電動(dòng)液壓犁式卸料器的位置信號(hào)；裝車倉(cāng)上風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。

PLC監(jiān)控分站的輸入模塊負(fù)責(zé)采集所有參與集中控制的工藝設(shè)備運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將以上信號(hào)傳送至PLC網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜內(nèi)的控制主機(jī)和控制室的后臺(tái)監(jiān)控機(jī)?？刂浦鳈C(jī)接收信號(hào)并對(duì)所有信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析處理，將分析處理后的輸出信號(hào)及調(diào)度監(jiān)控人員在后臺(tái)監(jiān)控機(jī)上發(fā)出的操作命令通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送至PLC機(jī)柜的輸出模塊，由輸出模塊執(zhí)行操作。

7　各設(shè)備控制要求及保護(hù)、檢測(cè)裝置配置

各設(shè)備要求將斷路器動(dòng)作信號(hào)、接觸器運(yùn)行信號(hào)、熱繼電器動(dòng)作信號(hào)接入集中控制系統(tǒng)；所有設(shè)備均在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)就地控制按鈕（起動(dòng)、停止按鈕各一個(gè)，停止按鈕采用非自復(fù)式），所有按鈕信號(hào)接入集中控制系統(tǒng)。以上信號(hào)均為開關(guān)量信號(hào)，直接接入集中控制系統(tǒng)并在后臺(tái)監(jiān)控機(jī)上顯示其狀態(tài)。所用現(xiàn)場(chǎng)安裝的控制按鈕盒均應(yīng)由集中控制系統(tǒng)集成廠家配套提供，要求選用礦用隔爆型設(shè)備，具有煤礦礦用產(chǎn)品安全標(biāo)志。

電液閘門液壓站自帶控制箱以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)控制和保護(hù)功能，控制箱要求選用礦用隔爆型設(shè)備，具有煤礦礦用產(chǎn)品安全標(biāo)志。

8　膠帶機(jī)的控制、檢測(cè)、保護(hù)要求及配置

1）膠帶跑偏保護(hù)：選用二級(jí)膠帶跑偏開關(guān)，用于運(yùn)輸機(jī)膠帶跑偏檢測(cè)和保護(hù)用，成對(duì)使用。當(dāng)一級(jí)跑偏動(dòng)作時(shí)，只報(bào)警不停車，但能召喚顯示跑偏位置；當(dāng)二級(jí)跑偏動(dòng)作時(shí)，報(bào)警并執(zhí)行急停命令，也能顯示出跑偏位置。配置原則：膠帶頭尾各設(shè)一對(duì)，中間每200m設(shè)一對(duì)[3]。

2）速度檢測(cè)、打滑和超速保護(hù)。選用速度檢測(cè)傳感器，檢測(cè)膠帶輸送機(jī)速度，實(shí)現(xiàn)低速打滑和超速保護(hù)。

3）沿線急停閉鎖和故障位置檢測(cè)。選用拉繩急停閉鎖開關(guān)用于膠帶輸送機(jī)沿線緊急閉鎖保護(hù)，具有故障地點(diǎn)識(shí)別功能，拉繩急停閉鎖開關(guān)可兼作接線盒，膠帶輸送機(jī)沿線其它保護(hù)裝置可就近接入此閉鎖開關(guān)，這樣可節(jié)省大量信號(hào)電纜。控制臺(tái)上能顯示故障地點(diǎn)，當(dāng)閉鎖開關(guān)動(dòng)作，控制機(jī)報(bào)警并發(fā)急停命令，并能召喚顯示出故障位置。配置原則：拉繩急停閉鎖開關(guān)膠帶頭尾各設(shè)一臺(tái)，中間每60m設(shè)一臺(tái)。

4）膠帶縱向撕裂保護(hù)。選用縱撕傳感器實(shí)現(xiàn)此功能。傳感器安裝在裝載點(diǎn)（給煤皮帶）的前方3～5m處，當(dāng)膠帶發(fā)生縱撕故障，傳感器動(dòng)作，報(bào)警并急停。

5）堆煤檢測(cè)：選用堆煤傳感器實(shí)現(xiàn)此功能。傳感器一般吊掛在膠帶機(jī)頭卸載入口處，當(dāng)卸載點(diǎn)發(fā)生堆煤時(shí)，滯留的積煤觸及堆煤傳感器，使它發(fā)生傾斜，報(bào)警并急停。

6）煤（料）位監(jiān)測(cè)：在塊煤裝車倉(cāng)、末煤裝車倉(cāng)和矸石倉(cāng)分別設(shè)超聲波料位計(jì)，分別用于監(jiān)測(cè)和顯示塊煤裝車倉(cāng)、末煤裝車倉(cāng)及矸石倉(cāng)的煤（料）位信號(hào)，要求當(dāng)各裝車倉(cāng)高煤（料）位時(shí)倉(cāng)上停止裝料，低煤（料）位停止卸料。煤（料）位信號(hào)以4～20mA模擬量信號(hào)輸入PLC模擬量輸入模塊，在上位機(jī)上可形象的顯示塊煤裝車倉(cāng)、末煤裝車倉(cāng)的煤位、煤量及矸石倉(cāng)的料位、矸石量。

7）犁式卸料器設(shè)兩個(gè)位置開關(guān)，對(duì)應(yīng)顯示各犁式卸料器的抬起和放下位置。所用帶式輸送機(jī)沿線安裝的控制、保護(hù)設(shè)備均要求選用礦用隔爆型設(shè)備，具有煤礦礦用產(chǎn)品安全標(biāo)志。

[1]劉介才.工廠供電[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

[2]王國(guó)田.可編程控制器在地面生產(chǎn)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].煤礦自動(dòng)化，2009（6）：69-70.

[3]田井龍.我國(guó)煤礦地面生產(chǎn)控制系統(tǒng)存在的問(wèn)題和對(duì)策[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2014（10）：45-46.