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煤矿新技术新工艺新设备和新材料答案市公开课一等奖百校联赛获奖课件.pptx
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1、煤矿新技术、新工艺、新设备和新材料时间:12月8日第1页一、新技术、新工艺、新设备和新材料1、当代化矿山信息集成(数字矿山)2、采掘机械方面新技术3、变频技术应用4、ZBT系列(智能)斩波调速控制器在电机车上应用5、集团企业其它“四新”技术介绍第2页v一、数字矿山介绍v1.1数字矿山v就是经过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定协议,把任何物品与互联网连接起来进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理一个网络。数字矿山就是“感知矿感知矿山山”。v(1)数字矿山关键和基础依然是互联网,是在互联网基础上延伸和扩展网络;v(2)其用户端延
2、伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通信。第3页v数字矿山=“感知矿山”,就是经过各种感知、信息感知、信息传输与处理技术,实现对真实矿山整体及相关现象传输与处理技术,实现对真实矿山整体及相关现象可视化、数字化及智慧化。可视化、数字化及智慧化。v信息全方面数字化:信息全方面数字化:就是将矿山地理、地质、矿山建设、矿山生产、安全管理、产品加工与运销、矿山生态等综合信息全方面数字化。v动态控制矿山安全生产与运行全过程:动态控制矿山安全生产与运行全过程:将感知技术、传输技术、信息处理、智能计算、当代控制技术、当代信息管理等与当代采矿及矿物加工技术紧密相结合,组成矿山中人与人、人与物、物与物相
3、联网组成矿山中人与人、人与物、物与物相联网络,络,动态描述、控制矿山安全生产与运行全过程。第4页v数字矿山建设基本内容有(21个):v安全监测监控系统、v井下人员定位和管理系统、v工业电视监视系统、v井下皮带监控系统、v主付井提升监控系统、v采区变电所监控系统、v主要扇风机房监测系统、v系统集成平台建设、v矿压观察与分析系统、v水文监测与分析系统、第5页v矿井火灾束管监测系统、v地测地理信息系统、v采矿协同设计系统、v输配电地理信息系统、v智能化矿井通防系统、v给排水地理信息系统、v综合管线管理系统、v安全管理系统、v资产管理系统、v矿山生产成本管理系统、v矿山综合管理系统等;第6页这个自动化
4、系统还未将这个自动化系统还未将综采工作面设备监控系综采工作面设备监控系统和综掘设备监控系统统和综掘设备监控系统融入进来,当前还只融入进来,当前还只为为网络化网络化语音信号语音信号传输和传输和管理管理以及以及工业电视工业电视组成。组成。在调度指挥控制中心能在调度指挥控制中心能够监控煤矿井上、下安够监控煤矿井上、下安全生产全过程,并经过全生产全过程,并经过网络将其传输到煤矿各网络将其传输到煤矿各科室和上级调度中心。科室和上级调度中心。某矿综合自动化系统实例某矿综合自动化系统实例分站移动通讯变电所中央变电所视频监控固定通讯提升洗煤分站皮带机风机空压机地面变电所主排水泵第7页v1.2安全监控系统v对井
5、下有毒、有害气体、工作环境温度、设备开停状态等实施监控。v1.3人员定位系统v对井下人员进行下井次数、井下停留时间、位置等信息进行监测、总分类统计,并自动生成考勤统计表。同时也能够对地面人员上下班实现考勤管理。v1.4综采工作面监控系统综采工作面监控系统v可对工作面设备运行、环境参数进行远方监测和控制、可对工作面设备运行、环境参数进行远方监测和控制、显示,并能对生产进行及时调度。显示,并能对生产进行及时调度。第8页综采工作面监控系统构架图综采工作面监控系统构架图第9页综采工作面监控系统耦合电源箱耦合电源箱多功效电话机多功效电话机矿用隔爆并本安型组合开关矿用隔爆并本安型组合开关第10页v综采工作
6、面监控系统实现:v(1)对工作面设备控制(矿用隔爆并本安型组合开关矿用隔爆并本安型组合开关):实现对工作面破碎机、转载机、刮板输送机、采煤机等逆煤流开启、顺煤流停车及单控、点动逻辑闭锁;实现对工作面设备近端和远端启停控制,监测工作面破碎机、转载机、刮板输送机、采煤机前后运输机等设备工作电流、电压、功率等数据动态改变。v(2)对环境参数监测(安全监控系统):监测顶板矿压、瓦斯浓度、空气温度、环境风速,在控制系统上可进行实时数据显示,并可同时数据上传到地面。第11页v(3)地面综合数据显示:显示工作面设备和皮带机运输系统设备运行情况,沿途电话情况,环境参数情况,使矿井调度中心操作员及时直观掌握生产
7、情况,满足生产调度和安全指挥要求。v(4)语音报警:实现工作面设备和皮带机运输系统设备启停语音报警,实现环境参数超限、设备电压、电流过载语音报警。v(5)采煤机定位:对采煤机在工作面位置进行监测,经过对采煤机在工作面位置连续监测,可随时掌握工作面生产情况,方便合理调度生产。第12页v(6)皮带保护功效:可监测温度、堆煤、撕裂、速度、跑偏、烟雾,实现开关量、模拟量双输入和就地显示。第13页压风机监控系统压风机监控系统返回第14页压风机监控系统压风机监控系统第15页压风机监控系统接入压风机监控系统接入 每台空压机配置有每台空压机配置有PLC自动控制装置,含有自动控制装置,含有COM通讯接口。通讯接
8、口。第16页井下主煤流运输集控系统井下主煤流运输集控系统安全保护系统含有胶带机打滑、堆煤、满仓、煤位、超温洒水、烟雾、安全保护系统含有胶带机打滑、堆煤、满仓、煤位、超温洒水、烟雾、温度、沿线急停、跑偏、断带、撕裂和语音系统等各种保护和装置。温度、沿线急停、跑偏、断带、撕裂和语音系统等各种保护和装置。第17页井下主煤流运输系统井下主煤流运输系统返回第18页井下泵房监控系统井下泵房监控系统 井下中央泵房井下中央泵房 第19页第20页设备分布图设备分布图压力压力负压负压水泵前轴、后轴、水泵前轴、后轴、电机前轴、定子、电机前轴、定子、后轴温度传感器后轴温度传感器超声波流量、超声波流量、液位传感器液位传
9、感器真空泵真空泵射流泵射流泵传感器:传感器:传感器:传感器:压力、压力、负压传感器;温负压传感器;温度传感器;超声度传感器;超声波流量、液位传波流量、液位传感器。感器。抽真空装置:抽真空装置:抽真空装置:抽真空装置:真真空泵、射流泵、空泵、射流泵、电动球阀电动球阀执行装置:执行装置:执行装置:执行装置:就地就地箱、电动闸阀箱、电动闸阀返回返回第21页井下变电所监控系统井下变电所监控系统 返回第22页地面变电所监控系统地面变电所监控系统 返回返回第23页地面变电所监控系统地面变电所监控系统 第24页用用PLCPLC等作为控等作为控制关键,并与现制关键,并与现场总线相结合,场总线相结合,对煤矿主扇
10、风机对煤矿主扇风机统一集中监控,统一集中监控,经过以太网与全经过以太网与全矿井自动化平台矿井自动化平台无缝接入,实现无缝接入,实现主扇风机无人值主扇风机无人值守。守。主通风机监控系统主通风机监控系统 返回第25页返回返回第26页提升机监控系统提升机监控系统经过提升机配套经过提升机配套PLC电控系统,能够直接接入工业以太网交换机,接入方电控系统,能够直接接入工业以太网交换机,接入方式有两种:一是从电控系统式有两种:一是从电控系统PLC接口(以太网、接口(以太网、COM)上接入;二是从控制)上接入;二是从控制系统上位机接入。实现对提升机系统全部信息网上监测。要求监测主要信系统上位机接入。实现对提升
11、机系统全部信息网上监测。要求监测主要信息:实时速度、电流曲线、电压、电流、故障、开停、电机温度、息:实时速度、电流曲线、电压、电流、故障、开停、电机温度、PLC状状态、开关量、模拟量、钩数、提升容器位置等。态、开关量、模拟量、钩数、提升容器位置等。返回返回第27页提升机监控系统提升机监控系统第28页提升机监控系统提升机监控系统第29页煤矿安全监测、监控系统煤矿安全监测、监控系统第30页传感器:传感器:CH4、CO、O2、CO2、风速、风量、气压、温度等、风速、风量、气压、温度等井下监控分站井下监控分站信号传输网络:时分制系统、频分制系统、信号传输网络:时分制系统、频分制系统、码分制系统、复合复
12、用方式码分制系统、复合复用方式地面中心站地面中心站煤矿安全监测、监控系统煤矿安全监测、监控系统返回第31页摄像机摄像机摄像机返返回回第32页PHS小灵通移动通信系统 第33页CDMA移动通信系统 煤矿煤矿CDMA系统组成如图所表示,主要由地面局端机系统组成如图所表示,主要由地面局端机(包含服务器、操作维护子系包含服务器、操作维护子系统、无线交换机、基站控制器、基站、功率分配器、功率合成器、近端光模块统、无线交换机、基站控制器、基站、功率分配器、功率合成器、近端光模块)、井下覆盖网井下覆盖网(包含光分线盒、光合路分路器、矿用无线信号变换器、无线包含光分线盒、光合路分路器、矿用无线信号变换器、无线
13、耦合器、耦合器、无线功分器、漏泄电缆、定向天线无线功分器、漏泄电缆、定向天线)及对应终端设备及对应终端设备(包含数据终端、视频终端、无包含数据终端、视频终端、无线手机等线手机等)等组成。等组成。第34页WiFi第35页第36页井下人员定位及考勤管理系统井下人员定位及考勤管理系统 多线程并发式轮询机制:光纤工业以太环网应用使整个系统传输速率可多线程并发式轮询机制:光纤工业以太环网应用使整个系统传输速率可高达高达100M/1000M,利用多线程并发式轮询机制,配合高速数据传输通道,利用多线程并发式轮询机制,配合高速数据传输通道,极大缩短了轮询时间,从而极大提升了实时性,最高能够实现极大缩短了轮询时
14、间,从而极大提升了实时性,最高能够实现2秒钟内将秒钟内将无线数据采集器采集数据写入数据库。无线数据采集器采集数据写入数据库。第37页井下人员定位及考勤管理系统井下人员定位及考勤管理系统 功功 能:能:对入井人员进行下井次数、井下停留时间、所在位置等信息总分类统计,并自动生成考勤统计表。同时也能够对地面人员上下班实现考勤管理。返回返回第38页1.5煤矿电力监控系统v煤矿电力监控系统是针对煤矿供配电系统特点,采取地面电力系统自动化最新技术、嵌入式系统技术、分布式网络技术等,适合用于煤矿井下或地面严酷环境,对煤矿井下上10kV及以下供配电系统实施一体化实时监控,可实现变电所无人值守或少人值班,降低事
15、故发生,缩短故障处理时间。v系统功效特点:v1、可监测电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、电度、开关分闸合闸状态等第39页v电力参数;v2、可在地面监控主机上对井下智能隔爆开关进行分井下智能隔爆开关进行分合闸控制合闸控制、参数整定、故障诊疗等;v含有过载、短路、断相、漏电、绝缘监视等综合保护功效;v3、可生成按用户要求定制各种报表、图形和曲线;v4、含有自动报警和预测分析功效,方便用户安全、合理用电;v5、配置网络视频监控设备,可实现井下变电所无人值守或少人值班;第40页v6、对660V到10kV各电压等级、各厂家新旧馈电开关有全盘处理方案,从而实现全矿井电力监测与控制;v7、数据共享,
16、支持信息网络公布;v8、系统结构灵活,含有各种联网方式,适合大中小各类煤矿。v9、系统主要技术参数v系统容量:256个电力监控站电力分站v主站容量:32个回路v分站容量:8个回路第41页第42页第43页KJF88矿用普通型电力监控站是井下矿用普通型变电所内全部供、配电设备就地集控装置。该电力监控站内嵌视频监控装置,可实现井下矿用普通型变电所无人值守。(1)矿用普通型,标志为“KY。(2)监测容量为32回路。(3)通信接口与上级设备通信接口为RS485以太网;第44页v与下级设备通信接口为RS485CAN总线;v视频控制通信接口为RS485串口。v(4)视频输入最多2路。v(5)以太网光接口类型
17、为SC型,传输速率lOOMbps。v(6)工作电压AC220127V,功耗小于300W。v(7)带备用电池,系统断电后,监控主站能继续正常工作2小时以上。v(8)外形尺寸(Lbh)mm:7006001600。v(9)重量:100kg。第45页vKJF99隔爆兼本安型电力监控站主要功效是完成电力参数采集、存放、分析和统计,并能和上位机进行数据交换。可在地面对该电力监控站进行远程控制或者就地实施红外遥控,从而实现井下变电所就地集控,到达无人值守目标。第46页v(1)防爆型式为隔爆兼本安型,防爆标志为“ExdibI。v(2)监测容量为32回路。v(3)通信接口:4个RS485,1个CAN。v(4)以
18、太网电接口传输速率为10100Mbps。v(5)以太网光接口类型为SC型,传输速率100Mbps。v(6)视频输入最多2路,为模拟光信号。v(7)工作电压ACl27220660V可选,功耗小于200W。v(8)带备用电池,系统断电后,能继续正常工作2小时以上。v(9)外形尺寸(Lbh)mm:600460745。v(10)重量:175kg。第47页二、采掘机械方面新技术二、采掘机械方面新技术v1、集团企业综合机械化开采“四化”v2、采煤机上新技术v3、久益煤机介绍v4、掘进机械化步法加紧v(1)液压钻车v(2)无极绳牵引车第48页综合机械化开采综合机械化开采“四化四化”要求要求v综合机械化开采“
19、四化”要求:v生产能力匹配;v几何机构匹配;v工作性能匹配;v使用寿命匹配;v地质条件匹配;v开采工艺匹配;第49页综采历史v试验阶段:潘一矿v发展阶段:谢桥矿、潘三矿v成熟阶段:张集矿v高潮阶段:顾桥、丁集、顾北v反哺阶段:新庄孜、谢一、潘二v壮大阶段:李嘴孜矿第50页v经过多年发展,集团企业形成了含有淮南矿业集团企业特色“三机”配套一体化标准。v分以下四个系列:v采高2.5米以下;v采高3.5米以下;v采高4.5米以下;v采高5米以上。第51页第52页第53页第54页第55页“四化四化”之二之二自动化自动化v“四化”之二自动化v主要经过中央控制系统与支架电页控制系统实现成套设备远程集中监控
20、和自动采煤工艺第56页第57页第58页“四化”之三极限化第59页第60页“四化”之四无人化第61页v2.1采煤机上新技术v2.1.1无链电牵引变频调速采煤机特点(1)取消了易出故障、维修困难液压马达、液压泵、阀组和大量易燃、易漏、易污染、价贵液压油,抗污染能力大大提升、从而提升了运行可靠性和经济合理性;(2)电牵引部调速、换向、过载保护和各种监控部件都能够由电气系统实现。易于实现各种保护、检测和显示,机械传动部分大为简化,因而能够缩小采煤机体积,采煤机总重量可比液压牵引采煤机减轻13;第62页(3)电牵引部传动效率比液压牵引提升30;(4)采取电子元件控制系统,动作灵敏、快速,过渡过程反应快,
21、只有几十分之一秒。保护装置齐全,含有很好自动调速性能,为实现采煤机全自动控制提供了条件;第63页(5)取消了传统采煤机平板式托架,采取框架结构。大框架由3段组成,他们之间用高强度液压螺栓副连接,结构简单、强度大、可靠性高、便于拆装;(6)采取交流变频调速,调速范围广,系统体积小,故障少,能得到大牵引速度和牵引力;(7)各主要部件安装均单独进行,部件间没有动力传递连接都能从机身采空侧抽出,轻易更换,维修方便,设备利用率高。第64页(8)截割电动机横向布置在摇臂上,摇臂和机身连接处没有动力传递,取消了易损坏螺旋伞齿轮传动和结构复杂通轴,可使机身长度缩短;(9)采煤机电源电压等级多采取3300V,采
22、取单根电缆供电,电缆数量、直径都降低,利用电缆拖移,便于现场管理;(10)调高系统多采取集成阀块,管路少,维修方便(11)变频器安装在采煤机机身上,可防止因电缆拖移而损坏变频器;第65页(12)采煤机上全部截割反力、调高液压缸反力和牵引反力均由大框架承受;(13)各个需要动力部件,都由单独电动机驱动,不但能够降低相互间复杂传动关系,而且有很好通用性和交换性;所以,电牵引采煤机是采煤机发展方向。第66页第67页第68页第69页2.2采煤机型号含义比如MG300/680-WD式中:M采煤机;G滚筒式;300截割电动机单机功率,KW;680总装机功率,KW;W无链牵引;D电牵引采煤机,无此符号为液压
23、牵引采煤机;第70页2.3久益采煤机第71页2.3.4久益采煤机特点第72页第73页第74页第75页第76页2.3.5掘进机械化v伴随采煤机使用,采煤工作面推进度加紧,开拓煤量伴随采煤机使用,采煤工作面推进度加紧,开拓煤量和准备煤量速度要求增加,为到达安全高效,要求掘和准备煤量速度要求增加,为到达安全高效,要求掘进速度要加紧,只有采取掘进机械化才能处理采煤对进速度要加紧,只有采取掘进机械化才能处理采煤对掘进速度要求。掘进速度要求。v掘进机掘进机是一个能是一个能够完成截割破碎、装载运输、转载煤够完成截割破碎、装载运输、转载煤岩,并能自己行走,含有喷雾除尘等功效巷道掘进联岩,并能自己行走,含有喷雾
24、除尘等功效巷道掘进联合机组。现在有掘进机组还能够完成锚喷支护钻孔、合机组。现在有掘进机组还能够完成锚喷支护钻孔、喷浆等工作,实现一次成巷。与传统钻爆法相比,掘喷浆等工作,实现一次成巷。与传统钻爆法相比,掘进机进机第77页v掘进巷道掘进巷道含有掘进效率高掘进速度快、劳动强度低、含有掘进效率高掘进速度快、劳动强度低、围岩破坏小、巷道质量高和有利于安全生产等特点。围岩破坏小、巷道质量高和有利于安全生产等特点。v2.3.6.1掘进机分类掘进机分类v1,按掘进机使用范围分:,按掘进机使用范围分:v(1)煤巷掘进机,截割坚硬系数)煤巷掘进机,截割坚硬系数f4煤岩巷道;煤岩巷道;(2)半煤岩巷掘进机,适合用
25、于截割坚硬系数4f6半煤岩巷道;(3)岩巷掘进机,适合用于截割坚硬系数f6岩石巷道;第78页2,按掘进机结构特征分:(1)全断面掘进机,它截割机构在平行于工作面迎头平面内绕机器纵向中心轴线旋转,对整个巷道断面同时进行切割,如盾构机,主要用于截割圆形、拱形断面岩石巷道。(2)部分断面掘进机,它截割机构仅能同时截割工作面煤岩断面一部分。为截割破落整个工作面煤岩,必须在断面内屡次连续地移动安装在悬臂上截割头,悬臂可沿工作面水平或垂直方向作左右或上下摆动,这种掘进机用于掘进煤和半煤岩巷道,如第79页悬臂式掘进机。2.3.5.2掘进机型号含义如:EBZ-132E掘进机B半煤岩Z切割头形式纵轴式(H-横轴
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