西曲礦3號井下現(xiàn)有三臺膠帶傳輸機,在改造之前所采取的監(jiān)控模式為“人工巡視+局部單片機”,雖然這種控制理念不再適合現(xiàn)代化工廠,但是基本功能還是能實現(xiàn)的,例如,電機過熱過載保護、斷帶等情況,不過非常好不足的是各部分只是做好本身工作,并無聯(lián)系,并且地面監(jiān)控功能也缺少,那么企業(yè)就需要排安檢人員進行不停地巡視,這種模式效率低下,故障無法立即被發(fā)現(xiàn)排除。而且這種情況下,作業(yè)人員的人身安全得不到保障,這套模式在現(xiàn)代化生產(chǎn)過程中早已經(jīng)被淘汰了。就現(xiàn)在狀況而言,井下的改造進程已經(jīng)能實現(xiàn)大部分重點設備進行自動化監(jiān)控,而膠帶運輸機作為其中不可或缺的一部分,它的改造需求也變得越來越強烈了。這篇文章所講解的內(nèi)容包括:一、分析整個膠帶運輸機改造的過程,二、提出并設計基于單法蘭差壓變送器的膠帶運輸機監(jiān)控系統(tǒng)方案。
1膠帶運輸機監(jiān)控系統(tǒng)改造和設計方案
1.1系統(tǒng)功能
這次將使用
單法蘭差壓變送器全局監(jiān)控系統(tǒng)作為本次的改造計劃。對比于之前設計的單片機自控模式,單法蘭差壓變送器系統(tǒng)的優(yōu)勢在于不僅因為其軟硬件已經(jīng)標準化和模塊化,而且還具有更好地抗干擾能力。并且,單法蘭差壓變送器系統(tǒng)還能實現(xiàn)更多的功能,就比如數(shù)據(jù)采集、傳輸、分析、反饋、視頻監(jiān)控以及歷史查看等,這不僅能迅速知道整個生產(chǎn)過程中的各種狀況,而且減輕了井下工作人員的負擔以及保障了安全。
1.2系統(tǒng)設計方案
膠帶撕裂、跑偏、膠帶與滾筒打滑、膠帶溫度過高以及驅(qū)動電機過載等都為膠帶運輸機經(jīng)常發(fā)生的故障。那么設計系統(tǒng)方案就需要對以上會發(fā)生的故障情況進行分析,變送器的選型與布置、整體系統(tǒng)的設計與調(diào)試、監(jiān)控網(wǎng)絡構建以及多角度研究井上監(jiān)控軟件開發(fā)等。膠帶運輸機監(jiān)控系統(tǒng)改造方案總體布局設計除大部分硬件設施需重新進行改造外,有些元器件是可以繼續(xù)利用的,如溫度監(jiān)測變送器和跑偏變送器等。
2變送器的選擇與安裝
依照所提出的要求,將要使用六種變送器作為本次設計,分別為煙霧變送器、速度變送器、跑偏變送器、溫度變送器、堆煤變送器以及撕裂變送器,在進行選型的時候需要保證能帶到煤礦安全生產(chǎn)要求,也就是需要具備防爆、抗干擾以及能正常在惡劣環(huán)境中工作的優(yōu)勢。
2.1變送器的選擇
(1)撕裂變送器。膠帶運輸機進行工作的時候,由于磨損和局部煤堵塞而經(jīng)常發(fā)生快速縱向撕裂,這導致煤塊落入輸送機底座中,所以重力可用作撕裂特征。GVD300壓力變送器放置在位于傳送帶下方框架中的固定距離處。
(2)跑偏變送器。因為負載以及張力不均勻,必須使膠帶居中,如果膠帶發(fā)生偏離現(xiàn)象,膠帶必須停止并及時維修。膠帶偏心變送器可以安裝在膠帶輸送機兩側的特殊支架上,當膠帶行進到一定程度時,變送器觸點連接在一起。
(3)速度變送器。如果帶式輸送機的從動端滾筒和從驅(qū)動端滾筒的速度不匹配,對造成膠帶打滑現(xiàn)象,這樣就會造成堆煤以及電機燒毀等情況,因此必須監(jiān)控從動滾筒的旋轉(zhuǎn)速度。為了能實時監(jiān)控機器運行情況,需要將GSC10速度變送器的摩擦滾輪與從動滾輪內(nèi)配合。
(4)溫度變送器。由于傳動膠帶和滾輪長時間摩擦接觸,膠帶和電機的溫度隨主驅(qū)動電機的負荷的大小而變化,因此如果溫度超過一定溫度,膠帶和電機就不能正常工作,甚至燒毀。電機側以及從動滾筒側都需要配備GWD100型溫度變送器。
(5)堆煤變送器。膠帶運輸機進行工作時會有堆煤現(xiàn)象產(chǎn)生,為了杜絕這種現(xiàn)象,需加入GUJ30型堆煤變送器,它的安裝位置在機頭溜煤眼與膠帶相交之處,當煤
堆、整個倉庫或煤層超過極限時,堆煤變送器就會被起動,同時運輸機也停止工作。
(6)煙霧變送器。在機頭上選安裝GQQ0.1型煙霧探測器,這樣能防止傳送帶或電機燒毀造成火災。當煙霧濃度超過設定值時,變送器觸發(fā)裝置就開始運行。噴霧裝置將進行滅火與冷卻工作。
2.2變送器布置
確定變送器型號和安裝位置后,如圖1所示為放置的變送器,并需要留出單法蘭差壓變送器控制系統(tǒng)的端子。
3單法蘭差壓變送器控制系統(tǒng)硬件設計與實現(xiàn)
井下控制電柜與單法蘭差壓變送器控制系統(tǒng)的組件集成在一起,如圖2所示為電氣面板的硬件組件,包括CPU,RAM/ROM,I/O口,電源模塊以及外部設備編程模塊。以上硬件設計和單法蘭差壓變送器系統(tǒng)的選擇shou先依照變送器的放置和操作確定單法蘭差壓變送器的輸入狀態(tài)以及輸出控制目標,#后計算輸入/輸出節(jié)點的數(shù)量和類型。估算CPU容量和內(nèi)存要求,具體取決于其他設備的經(jīng)驗和實際需求,然后需要進行市場調(diào)查選取相對合適的價格。SIEMENSSIMATICS7-300單法蘭差壓變送器被選為集成電氣控制設備。這種單法蘭差壓變送器控制穩(wěn)定,通訊可靠,集成度高而且故障率低,適用于各種工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境。
因為CPU是系統(tǒng)自帶的,功能是僅處理數(shù)字量,因此輸入開關的模擬量需要專用的模擬擴展模塊來執(zhí)行傳輸。此外,要在井中實現(xiàn)遠程PC監(jiān)控,工業(yè)以太網(wǎng)模塊EM23是少不了的。
4監(jiān)控網(wǎng)絡構建
為了便于現(xiàn)場短距離控制和維護調(diào)試,需要在每個膠帶輸送機附近配備一個控制柜,監(jiān)控數(shù)據(jù)能從外部顯示器上進行觀察。并且,控制臺具有系統(tǒng)和設備的啟動和停止按鈕。需要將檢測系統(tǒng)用光纖與三個控制柜進行相連,并入骨主干網(wǎng),#終到達地面,這樣就完成了遠距離功能的實現(xiàn)。
除此之外,為了實現(xiàn)各部分之間的數(shù)據(jù)通信,采用適用于單法蘭差壓變送器的PROFIBUS-DP型通信協(xié)議和各種分布式輸入/輸出設備之間的數(shù)據(jù)傳輸。并且,網(wǎng)絡架構更方便和有效,因為系統(tǒng)自己選擇的315-2DP型CPU具有上述通信協(xié)議的主從接口。
5井上監(jiān)控軟件開發(fā)
依照此改造的要求,井上PC監(jiān)控軟件應具備的功能有設備運行狀態(tài)監(jiān)控,變送器信號分析和顯示,遠程設備緊急停止等。所以,該項目為西曲礦3號地下礦開發(fā)了三臺膠帶輸送機情況進行設計PC側的監(jiān)控界面。應該注意的是,井上監(jiān)控軟件沒有遠程設備啟動功能,以確保設備維護人員的安全。
6應用效果
起始在2019年,該安裝調(diào)試到現(xiàn)在已經(jīng)有兩年時間了,到現(xiàn)在依然效果完好,三條膠帶運輸機的異常停機維修時間相比于以前降低了21%,巡檢人員的人數(shù)也以前少了1/3,電機燒損等重大生產(chǎn)事故到目前為止還未出現(xiàn),在人員以及生產(chǎn)設備的安全上得到了保障。并且,通過監(jiān)控系統(tǒng)進行管理,煤礦企業(yè)的工作效率就能大幅度提高,讓企業(yè)能得到不錯的經(jīng)濟以及社會效益。
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