世界级采煤装备——来自贝加莱 X90 的支持

文:贝加莱工业自动化(中国)有限公司2022年第4期

  1 与时俱进的行业

  采煤是一个传统的产业,但也是一个与时俱进、紧跟科技前沿的行业,对于自动化的需求也更为迫切,越少的人工不仅意味着成本降低,更重要的是提升了安全性,越少人参与,让危险的事情都让机器去干,这是煤炭行业一直在发展的。

  西安煤机是该领域的技术领先者,在采掘装备领域有着七十余年的积淀,其装备遍布全国各个煤炭基地。而随着安全性、人员成本上升,他们也在不断研发更为安全、高效、智能的采煤装备。

  2018 年,他们计划开发更智能、高效的采煤机,这款机器定位于世界级的水准,除了本身的控制,其数字化能力要支撑采煤工作面系统的整体管理。包括数据的存储、传输能力,以及开放的接口与外部的定位系统、调度系统之间的衔接,另外,更为重要的任务,是实现机器控制系统软件、通信与数据连接的标准化。

  2 完美匹配的控制器——X90

  在这个开发过程中,贝加莱的团队将其在工程装备领域的X90推荐给了他们,这使得他们眼前一亮。因为,这款看上去非常“皮实”的控制器完全适应采煤这个恶劣工况环境的需求,还有强算力、大存储、丰富接口,这是一个再好不过的选择,因此,他们决定基于X90开发这款采高达8.8米的机器电气控制系统,这是目前全球最大的采煤装备。

  

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  图 1 采煤机结构

  采煤机由摇臂、牵引部、行走机构、电控箱等构成。煤矿井下采煤机特殊的工作环境,需要控制器适应振动强、温度高、粉尘多、湿度大的工作条件,这需要控制器具有特制的保护装置。另外,还需要具有便捷的数字化诊断与维护的能力,以及在软件方面具有模块化设计的能力。

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图 3 采煤机整体系统架构

  3 X90控制器“装甲兵”

  作为一款面向移动装备的控制器,X90被称为控制系统的“装甲兵”,其本身对恶劣环境非常适应。这点在挖掘机、履带吊、厘清摊铺、旋挖钻、钻井平台、农业机械等领域已经被广泛证明。

  控制系统采用分布式CAN总线架构,包括:接触器控制、变频器控制、传感中心监测、数据远程通讯、遥控接收等多条CAN总线,这些都需要应用丰富的CAN接口,X90标配了4个CAN接口,以及标准以太网和USB 口。各接口可根据需要进行便捷的扩展。

  

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  图 2 X90 为工程装备而设计的硬件

  4 数据能力是关键

  

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  图 4 该机型发布现场

  X90采用高性能处理器和大容量的存储能力,这对于采煤机的现场数据存储很关键,另外,它的以太网可以与无线设备连接,以实现数据的远传到中央调度室的智能分析系统。

  在数据方面,包含采煤机的运行参数、操作状态、故障信息、环境信息,这些数据反馈到智能化中心,可以为采煤工作的顶底板控制、煤层走向、工作面对齐控制等提供参考,这样可以进一步提升整个采煤作业的工作效率、可靠性、安全性等,以获得持续的优化。

  另外一个重要的应用则是预测性维护,由于采煤机机械系统处于高负荷的运转,对于生产作业端来说,预测性维护就变得非常必要,这影响作业的连续性和产出。而对于西安煤机本身而言,同样意味着自身机器设计的技术迭代,以为用户能够提供长期的机器品质提升,以及服务的可预测性,降低“宕机”带来的损失。

  2020年11月13日,通过国家级验收,赢得了评委专家的高度赞扬,成果整体达到国际领先水平。这也是西安煤机一个新的征程,包括机器的感测技术、控制技术、能源优化等方面的多个创新点,当然,控制器本身作为一个数据源提供了稳定可靠的保障。

  在这次合作中,西安煤机的设计团队提到“通过我们的创新,能够推进这个传统产业的技术进步,焕发生机, 而贝加莱的系统为我们提供了各种可能——因为我们的创新不止于今天”。





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