矿用无极绳绞车安全控制的研究

矿用无极绳绞车安全控制的研究 【摘要】无极绳绞车在煤矿辅助运输中的应用数量大规模增加，在提高运输效率的同时保障控制安全性尤为重要，利用先进的电控系统及检测技术，通过视频传输、电控保护、智能运行等技术，大大提高了无极绳绞车运行中的安全性，使其更好地服务于煤矿辅助运输。 【关键词】无极绳绞车;辅助运输;运输安全 1.引言 无极绳绞车在煤矿辅助运输中的应用越来越广泛。随着神华集团、兖矿集团部分矿井辅助运输方式的彻底变革，大规模引进无极绳运输的技术和装备，该技术所具有的高效能、多用途和技术先进的特点得以充分体现，大幅度地减少了辅助运输人员、降低了工人劳动强度，而极大地提高了矿井的运输效率。但是无极绳绞车在减人提效的同时，安全性就更加依赖硬件设备及其控制系统。 2.安全技术必要性 无极绳连续牵引车是煤矿井下巷道的以钢丝绳牵引的轨道运输设备，实现重轻型液压整体支架和矿井各种运输的一种比较理想的运输装备。对无极绳绞车安全控制的技术研究是非常有必要的，其安全点主要包括: 传统牵引绞车采用机械传动，启动、停车冲击电流大，对电机的损害大，严重影响了电机的使用寿命; 绞车在运行过程中经常出现掉道的现象，尤其在过弯等场合，严重影响了运输效率; 传统的绞车在运行过程中速度不可控，导致速度高了过弯时容易掉车，速度低了运输效率降低; 司机在操作室内对绞车沿途运行情况不具有可视性，操作盲目性大。 因此，为提高煤矿井下辅助运输的安全保障性能和运输效率，需要针对性给出解决措施。 3.关键技术 我们在从事无极绳绞车及电控系统研发和生产工作中，积累了丰富现场经验。通过研发无极绳绞车控制装置，已初步解决了无极绳绞车的基本控制和主要保护等问题。为进一步增强和完善该装置的功能，解决无极绳绞车司机操作盲目性大的问题，需要在原有装置的基础上增加可视功能，增加冗余控制功能，增强装置对绞车的各种保护功能等，以适应目前的实际需求。需要研究的主要技术内容包括: (1)可视化操作 司机在操作过程中不仅能实时看到设备运行状态数据，还能实时看到机车、巷道等画面，解决司机只依赖于与跟机人员无线通话获得信息的情况。在梭车上安装具备无线传输功能摄像头，并在沿线配置无线通信基站。梭车所经过区域的画面可以实时传输到司机所在的控制室，配合智能本安型WIFI手机与跟车人员实时对讲，绞车司机可以对绞车的运行环境有全面的了解，便于做出正确的判断。 (2)自动化操作 采用嵌入式计算机、PLC、传感器等综合技术，对绞车运行的巷道参数、机车参数、运行参数预先设置好，在运行中控制系统可采用引导提示司机操作或自动对机车的运行控制。通过该技术实现，可提高操作的安全性和运行效率。 以嵌入式计算机为核心的操作台能够实现控制、保护、显示、语音提示及位置识别和速度检测功能。采用编码器对绞车运行的速度进行精确检测，并通过嵌入式计算机进行运算和显示，用动画的方式显示绞车的运行轨迹。为了能够更精确的完成关键点的控制，在特定位 置安装位置传感器，在弯道、上坡、下坡等地点进行相应的加减速控制并有语音提示。系统框架图如1所示: 图1 控制系统框吐 (3)智能化诊断 采用计算机、传感器等技术，对装置中的设备实时监测和数据分析，和经验数据对比，能及时发现异常情况或故障点，并和处理，通过语音报警提示绞车司机，从而提高运行安全性和缩短故障处理时间。 可以通过计算机界面根据实际巷道数据进行配置，对于转弯、上坡、下坡的关键点进行标注，以此作为控制及告警的判断时间轴。计算机会根据当时传感器采集的数据与给定的经验数据进行比对，从而给出正确的控制信号或告警信息。 (4)冗余控制 无极绳绞车是煤矿生产过程中的重要运输部门，绞车能否正常运行直接影响到生产，一旦出现故障，可立即启用应急控制方式。 我们针对无极绳绞车启动、停车冲击，经常出现掉道现象，不能实现速度可控、安全隐患多、司机不具有可视性、操作盲目性大等问题，采用网络视频监视技术、自动语音报警及通话技术、故障自诊断及预警技术和联网通信技术等进行研究和产品研发，对原有的控制装置进行改进和升级，逐步形成一个可以提供井下无极绳绞车可视化变频电控系统智能化的成套设备。 4.系统现场应用 我们利用厂区的无极绳绞车试验平台对系统进行测试，选用智能化操作台、外围传感器及400KW变频器等组成整个电控系统，在400米的模拟轨道上重载运行。 绞车能够平稳启动，通过控制台控制绞车运行速度，在上坡、下坡、弯道等关键点处，系统能够自动减速，保证绞车顺利通过。绞车在运行过程中有通讯急停、打点急停、过卷保护多种措施，保证绞车安全运行，出现故障告警时能够及时停车。运行中视频信号清晰稳定，通话信号良好，是绞车司机能够更好地使用和控制无极绳系统。 5.结语 通过对本项目的研究，新的无极绳绞车变频电控系统除了能实现运行轨迹模拟显示，无极调速语音提示和应急控制等常规功能之外还能将达到操作可视化，诊断智能化，按钮与触摸屏双重冗余控制等功能，在无极绳绞车的运行效率和安全保障方面达到国内领先水平。与同类产品相比具备如下特色: (1)自动运行功能 根据预置参数和传感器监控状态，自动控制绞车运行; (2)显示功能 具有大屏液晶、数码管、指示灯等多种方式对系统运行工矿进行显示功能; (3)编辑功能 可根据现场情况编辑绞车运行轨迹图形和显示参数功能; (4)语音功能 对巷道运输线路关键点实现语音自动提示功能; (6)通信功能 具备本安RS485、以太网通信功能; (6)视频监视功能 采用本安网络摄像仪实现对牵引车的运行关键位置进行视频监视，系统可根据绞车当前位置，自动切换离绞车最近的视频图像; (7)变频驱动 采用四象限变频器实现对绞车电机的变频驱动。 参考文献 [1]于方洋，邓国强.矿用无极绳绞车变频控制系统及其应用[J].工矿自动化，2011(11). [2]牛之彬.无极绳绞车运输过程中的问题与改进工艺[J].中国科技博览，2014(19). [3]宋家东，杨智.无极绳绞车无线视频监视装置在五沟煤矿的应用[J].经济技术协作信息，2013(20). 作者简介: 王振业(1985―)，男，毕业于山东科技大学电气工程及其自动化专业，从事煤矿自动化相关工作。 朱连忠，男，毕业于山东科技大学，从事无极绳绞车的生产制造相关工作。