現(xiàn)代化水平自動化技術(shù)提升礦山設備
近幾年來，兗州礦業(yè)（集團）有限責任公司及其下屬各礦（廠）針對礦山地面和井下運輸、通風、提升、選礦、電力和供水等各種設備在運行實踐中發(fā)現(xiàn)的問題進行了認真分析和歸納，總結(jié)運行經(jīng)驗教訓，根據(jù)已有的適用新技術(shù)制定了自動化改造方案并且進行了實施，同時還取得了一批研究成果，有效地保障了設備的安全、優(yōu)質(zhì)運行，對于國內(nèi)同行具有很好的參考價值。
1 風葉自動調(diào)整裝置的微控制器系統(tǒng)
礦山井下需要反風或者調(diào)整通風量的大小時，必須調(diào)整主扇風機風葉的角度才能實現(xiàn)。人工調(diào)整風葉存在費時、費力、定位不準確等缺點。為了滿足煤礦安全規(guī)程規(guī)定的要求，兗州礦業(yè)（集團）公司濟寧二號煤礦開發(fā)出了自動反風系統(tǒng)，風葉自動調(diào)整裝置是其中關(guān)鍵設備之一，如何實現(xiàn)該裝置自動控制是設備的重要內(nèi)容。風葉自動調(diào)整裝置是一套以液壓泵站為核心的機械運行機構(gòu)，通過液壓馬達驅(qū)動調(diào)整桿前進、后退、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)來調(diào)整風葉位置。該裝置的微控制器根據(jù)鍵盤輸入的數(shù)據(jù)，通過控制液壓系統(tǒng)中不同電磁閥的通、斷調(diào)整風葉到達預定位置。
其工作原理如下：用小鍵盤輸入風葉要調(diào)整的預定位置角度值，控制器通過角度編碼器讀取風葉當前位置角度值，兩數(shù)值比較后確定調(diào)整桿的運行方向，控制器輸出控制信號驅(qū)動相應的電磁閥執(zhí)行風葉調(diào)整動作。調(diào)整過程中控制器不斷讀取風葉當前位置角度值并與輸入值比較，兩數(shù)值相等即表明風葉到達預定位置，調(diào)整桿退回。根據(jù)風葉自動調(diào)整裝置的功能要求，微處理器要處理的數(shù)據(jù)較多，控制功能需要在系統(tǒng)調(diào)試過程中根據(jù)具體要求作出相應的變化。因此，他們在控制器選型中沒有選擇現(xiàn)有的成熟產(chǎn)品，而是根據(jù)系統(tǒng)的功能要求用單片機自行開發(fā)適用的控制器以滿足系統(tǒng)的要求。此外，系統(tǒng)供電選用隔離變壓器用以屏蔽電源系統(tǒng)的高頻電源干擾；單片機系統(tǒng)的前向通道和后向通道均采用光電隔離技術(shù)用于隔離信號通道對單片機系統(tǒng)的干擾；在供電回路的交流端選用TVS電路用于抑制供電回路的瞬間高電壓。該裝置具有使風葉調(diào)整迅速、停位準確、節(jié)省人力等優(yōu)點，實踐證明完全能夠達到《煤礦安全規(guī)程》的要求。
2 乘人裝置智能型電控系統(tǒng)
由兗州礦業(yè)（集團）公司機械制修廠研制的利用串行通訊方式能夠在遠方多功能控制乘人裝置的自動控制系統(tǒng)，具有自動程序控制、保護齊全、安裝方便等優(yōu)點，已經(jīng)在濟寧二號煤礦、興隆莊煤礦、鮑店煤礦等特大型煤礦成功地得到了應用。濟二煤礦的整套乘人裝置安裝工況條件如下：混合巷道，濕度大，整體平運趨勢且起伏較大，乘人裝置長度1700m，沿線共設有6個分站點，控制的電動機型號為YB-37，額定電壓為660V，額定轉(zhuǎn)速為1000rpm。
乘人裝置智能型電控系統(tǒng)適用于礦山井下單一巷道、混合巷道、混合交叉巷道等的乘人裝置控制。該系統(tǒng)主要是由磁力啟動器、電控箱（主站）、分控箱（1～12個分站）及速度傳感器等組成的。其保護功能主要有以下6種：①打滑保護。系統(tǒng)發(fā)出起車信號后或乘人裝置運行中發(fā)生阻礙時，在一定的時間范圍內(nèi)，如果主控制系統(tǒng)接不到速度反饋信號或速度低于規(guī)定值時（由程序而定），系統(tǒng)確認為打滑故障，停車并顯示故障信息。②越位保護。當運乘人員到達乘人裝置兩端而沒有及時下車時，系統(tǒng)實行越位保護，停車并顯示故障信息，保障運乘人員的人身安全。③脫繩保護。當乘人裝置的鋼繩脫落時，系統(tǒng)實行脫繩保護，停車并顯示故障信息。④絞車閉鎖。在混合巷道、混合交叉巷道使用中，絞車和乘人裝置之間互為閉鎖，保障運乘人員的人身安全和運料生產(chǎn)的正常進行。⑤急停保護。當乘人裝置發(fā)生意外事故時，可在乘人裝置沿線緊急停車，防止事故的發(fā)生和擴大。磁力啟動器不啟動保護。系統(tǒng)發(fā)出起車信號后，如果在規(guī)定的時間內(nèi)磁力啟動器沒有給系統(tǒng)反饋實際的啟動狀態(tài)信號，系統(tǒng)實行磁力啟動器不啟動保護。
3 西門子PLC在帶式輸送機控制系統(tǒng)的應用
兗州礦業(yè)（集團）公司機械制修廠根據(jù)煤礦井下運輸?shù)膶嶋H情況，選用西門子公司的S7-200CPU226可編程控制器對原有的電控系統(tǒng)進行了自動化改造，增加了新的功能。在濟寧市運河煤礦的多年實踐表明，該系統(tǒng)可靠性高、操作簡單、運行穩(wěn)定，而且具有可擴展性，為今后實現(xiàn)全礦井生產(chǎn)集中控制打下了良好的基礎。
其主要功能特點如下：
⑴控制功能。系統(tǒng)設有自動/手動兩種控制方式。微機控制箱上有正常起車、正常停車、緊急停車、故障復位等按鈕。當系統(tǒng)發(fā)生緊急故障時，只有當故障排除后按下故障復位按鈕才能重新起車。在自動狀態(tài)下，按下電控裝置的正常起車按鈕，啟動主電機，安裝在輸送機驅(qū)動滾筒下的速度傳感器發(fā)出脈沖信號，PLC內(nèi)部程序計算出輸送機速度和啟動加速度。根據(jù)預先設定的啟動加速度與實際的加速度進行比較，其差值經(jīng)過數(shù)據(jù)處理以后，控制步進電機調(diào)節(jié)數(shù)字壓力閥控制油壓的大小，將啟動加速度控制在設定值的范圍之內(nèi)。
⑵保護功能。①沿線故障保護。為了更及時判斷和處理故障，選用了故障地址識別裝置，可以將沿線閉鎖開關(guān)發(fā)來的跑偏、縱撕、閉鎖等故障及故障地址、停機信號進行顯示和處理，并且將信號用無電位接點的形式并行輸出，供給PLC與其它控制裝置。②電機溫度保護。主電機定子繞組裝入熱電阻，變換成電流信號輸入模擬量輸入模塊，CPU226把它換算成電機溫度，和設定溫度比較，檢測到電機超溫即停車，轉(zhuǎn)故障處理。③電機電流保護。主電機電流經(jīng)過電流變送器輸出電流信號，輸入到數(shù)字輸入模塊，檢測出電機電流超過額定電流的時候就立即停車，轉(zhuǎn)入故障處理。
4 膠帶輸送機自動張緊裝置研制成功
隨著井下長距離膠帶輸送機的廣泛使用，膠帶的伸長量亦急劇增加，常規(guī)的回柱絞車張緊裝置由于受到張緊距離和張緊力的限制而難以適應500m以上膠帶的張緊要求。此外，長距離膠帶輸送機的使用要求采用張緊力可調(diào)的張緊裝置，啟動階段增大張緊力防止膠帶打滑、等速階段降低張緊力以維持膠帶機的正常運行，但是利用傳統(tǒng)的回柱絞車張緊時不具備這種功能。為此，中國礦業(yè)大學研制出了YZL-100型膠帶輸送機自動張緊裝置，在兗州礦業(yè)（集團）公司興隆莊煤礦的使用中體現(xiàn)出了優(yōu)越的實用性能。
該裝置主要是由1個液壓站、1臺液壓張緊絞車、1個電控柜、1個壓力控制器和1個張力監(jiān)控裝置組成的。在“自動”狀態(tài)下，點動電控柜開關(guān)，給電控柜的可編程控制器供電，可編程控制器工作；液壓站工作，打開液壓張緊絞車制動器，液壓張緊絞車張緊膠帶至膠帶啟動時的張力；張緊完成以后，可編程控制器向控制臺發(fā)出開機信號，膠帶輸送機運轉(zhuǎn)，可編程控制器接通掖控系統(tǒng)的電磁換向閥線圈，電磁換向閥換向，膠帶張緊力下降到勻速運轉(zhuǎn)時的張力；膠帶輸送機正常運轉(zhuǎn)后，可編程控制器自動停止液壓站的工作，并自動制動液壓絞車，保持膠帶張力。膠帶輸送機正常運轉(zhuǎn)的時候，如果張力降低到勻速運轉(zhuǎn)所需張力的95%時，壓力控制器發(fā)出信號，通過可編程控制器再次啟動液壓系統(tǒng)，調(diào)整膠帶的張力；動作完成以后，液壓站自動停止工作并制動液壓絞車。膠帶輸送機停止運轉(zhuǎn)以后，點動電控柜開關(guān)，可編程控制器停止工作，此時膠帶保持正常運行時的張力不變。需要松膠帶時，將電控柜轉(zhuǎn)換開關(guān)換到“手動‘位置，可通過操作液壓站內(nèi)的手動換向閥控制絞車的轉(zhuǎn)向，完成膠帶的松弛。
