Quá trình máy khấu khai thác hết gương bên phải.. Việc lập trình điều khiển PLC cho hoạt động của hệ th ng ba thi t bịố ế trên g m ồmáy khấu, dàn chống tự hành, máng cào sẽ giúp trực tiế
Nhiệm vụ nghiên cứu
- Tổng quan về máy khấu than, dàn chống tự hành, máng cào và đ ềi u khiển các thiết bị trên
- Hệ thống thủy lự ức ng dụng cho máy khấu than
- Thiết kế ệ h thống i u khiển máy khấu dùng PLC đ ề
5 Giới hạn của đề tài
Bài viết này trình bày về hệ thống điều khiển thủy lực của máy khấu than MG 200-W1, bao gồm lập trình PLC điều khiển quy trình khai thác than tự động sử dụng máy khấu và mô phỏng chương trình.
6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Nghiên cứu nâng cao hiệu năng máy khấu, dàn chống và máng cào trong điều kiện mỏi than ở Việt Nam nhằm tăng năng suất và độ bền, thúc đẩy ứng dụng rộng rãi máy khấu trong công nghiệp khai thác than.
7.1 Phương pháp nghiên cứu lý luận
Phân tích và tổng hợp các tài liệu có liên quan đến lĩnh vực nghiên cứu để xây dựng cơ sở lý luận của đề tài
7.2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn
Bài viết khảo sát thực tế hoạt động khai thác than, phân tích nguyên lý và số liệu vận hành của các loại máy khấu, dựa trên dữ liệu hiện trường và tài liệu kỹ thuật.
Trao đổi lấy ý ki n cế ủa những người có kinh nghiệm trong nghiên cứu và sử dụng máy khấu
Ngoài phần mở đầu, kết luận, kiến nghị và các danh mục tài liệu tham khảo, các phụ ụ l c của luận v n, n i dung c a lu n v n bao g m 4 chương: ă ộ ủ ậ ă ồ
- Chương 1: Tổng quan về máy khấu than và tình hình sử dụng máy kh u ấ than tại các mỏ than của Việt Nam
- Chương 2: Công nghệ khai thác than cơ giới hoá sử dụng máy kh u, dàn ấ chống và máng cào
- Chương 3: Giới thiệu về ộ đ ề b i u khiển khả ậ l p trình PLC S7- 200
- Chương 4: Ứng d ng bụ ộ đ ề i u khiển khả lập trình PLC S7 – 200 thi t l p ế ậ chương trình đ ềi u khiển máy khấu than
CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ VỀ MÁY KHẤU THAN VÀ TÌNH HÌNH SỬ DỤNG MÁY
KHẤU THAN TẠI CÁC MỎ THAN CỦA VIỆT NAM
1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY KHẤU THAN
1.1.1 Lịch sử phát triển máy khấu than ( COMBAI )
Máy khấu khai đào (combai), còn gọi là "boom type roadheader" (tiếng Anh), là thiết bị khai thác mỏ quan trọng, được gọi tên khác nhau tùy theo ngôn ngữ (ví dụ: проходческие комбайны - Nga, kombajn - Ba Lan, Teilschnittmaschinen - Đức, combain - Pháp).
Máy khấu (combai) khai đào, hay còn gọi là "Fresa Puntuale" (Italy), "Máquina rozadora" (Tây Ban Nha), được Tiến sĩ Z Ajtay phát triển năm 1949 Từ thiết bị khai đào lộ thiên đơn giản, công nghệ này đã phát triển thành hệ thống tích hợp, ứng dụng khai thác đá cứng đến 200 MPa Việc ứng dụng máy khấu mang lại nhiều lợi ích kinh tế, môi trường và an toàn lao động, đặc biệt hiệu quả trong các công trình đặc thù như hầm dưới đô thị, gần di tích lịch sử hay khu vực nhạy cảm Mặc dù phổ biến toàn cầu, công nghệ này vẫn còn khá mới mẻ tại Việt Nam.
1.1.2 Hình ảnh minh hoạ ộ m t số loại máy khấu than
1.1.2.1 Máy khấu một tay khấu
Hình 1.1: Máy khấu một tay khấu
1.1.2.2 Máy khấu hai tay khấu a Máy khấu do Balan sản xuất
Hình 1.2: Máy khấu hai tay khấu MB 320E b Máy khấu do Trung Quốc sản xuất
Hình 1.3: Máy khấu hai tay khấu MG200-W1
Hình 1.4: Máy khấu MG375-AW
Hình 1.5: Máy khấu MG150-376 W c Máy khấu do Đức sản xuất
1.2 TÌNH HÌNH SỬ DỤNG MÁY KH U THAN T I CÁC M THAN Ấ Ạ Ỏ Ở VIỆT NAM
1.2.1 Lịch sử nghiên cứ đu ánh giá khả năng c gi i hoá khai thác h m lò ơ ớ ầ vùng Quảng Ninh
Các đánh giá từ năm 1978 giữa chuyên gia Việt Nam và Liên Xô cho thấy khả năng cơ giới hoá các mỏ than Việt Nam hạn chế, trữ lượng than hầm lò có thể cơ giới hoá không đáng kể Năm 1986
Năm 1990, đề tài cấp Bộ mã số 12A-02-05 đánh giá khả năng cơ giới hóa khai thác tại 5 mỏ (Mạo Khê, Vàng Danh, Hà Lầm, Mông Dương, Khe Chàm, Dương Huy) xác định 295 khu vực áp dụng được với tổng trữ lượng địa chất dự kiến 116,33 triệu tấn (theo báo cáo địa chất trước năm 1990).
Thử nghiệm máy khấu than tay ngắn 2K-52 và cột chống thuỷ lực đơn GXUM-6 tại Cánh Gà II (1978-1979) không thành công do điều kiện địa chất lò chợ thay đổi và hệ thống vận tải bị ách tắc.
Các đề tài nghiên cứu cấp Nhà nước (KC-03-03) và cấp Bộ giai đoạn 1990-1995 về công nghệ khai thác hầm lò đã chứng minh khả năng áp dụng công nghệ cơ giới hóa tại các mỏ than có điều kiện địa chất thuận lợi như Khe Chàm, Mạo Khê, Vàng Danh, Nam Mẫu.
1.2.2 Mục tiêu, một số kết qu và phươả ng hướng phát tri n c a công ngh cơ ể ủ ệ giới hoá khai thác than ở Việt Nam
Theo quy hoạch, Tập đoàn Công nghiệp Than-Khoáng sản Việt Nam sẽ chấm dứt khai thác than lộ thiên tại Hòn Gai vào năm 2015, chuyển sang khai thác hầm lò tại các mỏ Núi Béo, Hà Tu, Xí nghiệp 917 Đến 2020-2025, để đáp ứng nhu cầu than tăng cao, sản lượng khai thác cần đạt 100 triệu tấn, tăng gấp đôi hoặc gần gấp ba so với hiện tại, trung bình cứ 5-6 năm tăng gấp đôi sản lượng.
Khai thác than hiện nay chủ yếu bằng phương pháp thủ công, tiềm ẩn nhiều nguy cơ mất an toàn lao động, đặc biệt trong khấu gương, di chuyển cột và chuyển máng cào Để nâng cao sản lượng và đảm bảo an toàn, cần giảm tổn thất tài nguyên, nhân lực, tăng năng suất và đặc biệt ưu tiên yếu tố an toàn Do đó, cơ giới hóa trong khai thác than là con đường tất yếu, góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất, giảm tổn thất và đảm bảo an toàn lao động.
Cơ giới hóa là yếu tố then chốt để tăng năng suất và giảm lao động nặng nhọc trong khai thác than hầm lò Tuy nhiên, đặc thù môi trường hầm lò, điều kiện địa chất phức tạp (cấu tạo vỉa than, tính chất đá bao quanh, khí và nước) đặt ra nhiều thách thức cho quá trình này.
Ngành than đã sớm nhận thức và tích cực hiện đại hóa, chuyển từ cột gỗ sang cột ma sát chống giữ lò chợ, ứng dụng cột thuỷ lực đơn và combai khẩu than, mang lại hiệu quả đáng kể.
Năm 2002, Công ty Than Khe Chàm sử dụng máy khấu tay ngắn MG-200W1 và giá thuỷ lực di động XDY-JF/LI/120J2 tại lò chợ mức +32 ÷ -10 vỉa 14-4, đạt công suất thiết kế 200.000 tấn/năm.
Năm 2008, Công ty Than Nam Mẫu đầu tư hệ thống khai thác than hiện đại, trong đó máy khấu than nhập khẩu từ Ba Lan đóng vai trò chính Máy này có công suất 1.500 tấn/ngày đêm, tương đương năng suất của hàng ngàn công nhân làm thủ công.
Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu lý luận
Phân tích và tổng hợp các tài liệu có liên quan đến lĩnh vực nghiên cứu để xây dựng cơ sở lý luận của đề tài.
Phương pháp nghiên cứu thực tiễn
Bài viết khảo sát thực tế hoạt động khai thác than, nghiên cứu nguyên lý và thu thập số liệu vận hành của các loại máy khấu, kết hợp với tài liệu kỹ thuật liên quan.
Trao đổi lấy ý ki n cế ủa những người có kinh nghiệm trong nghiên cứu và sử dụng máy khấu
Bố ụ c c của luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận, kiến nghị và các danh mục tài liệu tham khảo, các phụ ụ l c của luận v n, n i dung c a lu n v n bao g m 4 chương: ă ộ ủ ậ ă ồ
- Chương 1: Tổng quan về máy khấu than và tình hình sử dụng máy kh u ấ than tại các mỏ than của Việt Nam
- Chương 2: Công nghệ khai thác than cơ giới hoá sử dụng máy kh u, dàn ấ chống và máng cào
- Chương 3: Giới thiệu về ộ đ ề b i u khiển khả ậ l p trình PLC S7- 200
- Chương 4: Ứng d ng bụ ộ đ ề i u khiển khả lập trình PLC S7 – 200 thi t l p ế ậ chương trình đ ềi u khiển máy khấu than.
TỔNG QUAN VỀ VỀ MÁY KHẤU THAN VÀ TÌNH HÌNH SỬ DỤNG MÁY KHẤU THAN TẠI CÁC MỎ THAN CỦA VIỆT NAM
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY KHẤU THAN
1.1.1 Lịch sử phát triển máy khấu than ( COMBAI )
Máy khấu khai đào (combai), hay còn gọi là "boom type roadheader", là thiết bị khai thác mỏ được sử dụng rộng rãi trên thế giới, với tên gọi khác nhau tùy theo ngôn ngữ: проходческие комбайны (tiếng Nga), kombajn (tiếng Ba Lan), Teilschnittmaschinen (tiếng Đức), và combai (tiếng Pháp).
Máy khấu (combai) khai đào, hay còn gọi là "Fresa Puntuale" (Ý), "Máquina rozadora" (Tây Ban Nha), được Tiến sĩ Z Ajtay phát minh năm 1949 Từ thiết bị khai đào lộ thiên đơn giản, combai đã phát triển thành hệ thống tích hợp, ứng dụng trong khai thác đá cứng đến 200 MPa Công nghệ combai mang lại hiệu quả kinh tế, bảo vệ môi trường và an toàn lao động, đặc biệt hữu ích trong các công trình hầm đặc thù như khu dân cư đông đúc, khu di tích lịch sử, hoặc gần khu vực nhạy cảm về chấn động Ứng dụng combai ở Việt Nam hiện nay vẫn còn rất mới mẻ.
1.1.2 Hình ảnh minh hoạ ộ m t số loại máy khấu than
1.1.2.1 Máy khấu một tay khấu
Hình 1.1: Máy khấu một tay khấu
1.1.2.2 Máy khấu hai tay khấu a Máy khấu do Balan sản xuất
Hình 1.2: Máy khấu hai tay khấu MB 320E b Máy khấu do Trung Quốc sản xuất
Hình 1.3: Máy khấu hai tay khấu MG200-W1
Hình 1.4: Máy khấu MG375-AW
Hình 1.5: Máy khấu MG150-376 W c Máy khấu do Đức sản xuất
1.2 TÌNH HÌNH SỬ DỤNG MÁY KH U THAN T I CÁC M THAN Ấ Ạ Ỏ Ở VIỆT NAM
1.2.1 Lịch sử nghiên cứ đu ánh giá khả năng c gi i hoá khai thác h m lò ơ ớ ầ vùng Quảng Ninh
Các nghiên cứu hợp tác Việt - Liên Xô từ năm 1978 đánh giá khả năng cơ giới hóa khai thác than hầm lò ở một số mỏ Việt Nam Kết quả cho thấy, với công nghệ thời điểm đó, trữ lượng than có thể cơ giới hóa rất hạn chế.
Năm 1990, đề tài cấp Bộ mã số 12A – 02 – 05 đánh giá 295 khu vực tại các mỏ Mạo Khê, Vàng Danh, Hà Lầm, Mông Dương, Khe Chàm, Dương Huy áp dụng cơ giới hóa khai thác than, với tổng trữ lượng địa chất dự kiến 116,33 triệu tấn (theo báo cáo địa chất trước năm 1990).
Thử nghiệm máy khấu than tay ngắn 2K-52 và cột chống thuỷ lực đơn GXUM-6 tại khu vực Cánh Gà II (1978-1979) thất bại do điều kiện địa chất lò chợ thay đổi và ách tắc hệ thống vận tải.
Các đề tài nghiên cứu cấp Nhà nước (KC-03-03) và cấp Bộ giai đoạn 1990-1995 về công nghệ khai thác hầm lò đã chứng minh khả năng áp dụng công nghệ cơ giới hóa tại các mỏ than có điều kiện địa chất thuận lợi như Khe Chàm, Mạo Khê, Vàng Danh, Nam Mẫu.
1.2.2 Mục tiêu, một số kết qu và phươả ng hướng phát tri n c a công ngh cơ ể ủ ệ giới hoá khai thác than ở Việt Nam
Theo quy hoạch, Tập đoàn Công nghiệp Than-Khoáng sản Việt Nam sẽ chấm dứt khai thác than lộ thiên tại Hòn Gai (Núi Béo, Hà Tu, Xí nghiệp 917 ) vào năm 2015, chuyển sang khai thác hầm lò Đến 2020-2025, để đáp ứng nhu cầu than tăng cao, sản lượng phải đạt 100 triệu tấn, tăng gấp đôi hoặc gần gấp ba so với hiện tại, tức cứ 5-6 năm sản lượng tăng mạnh.
Khai thác than hiện nay chủ yếu bằng phương pháp khoan nổ mìn thủ công với công nghệ chống giữ còn hạn chế, tiềm ẩn nguy cơ mất an toàn lao động Để nâng cao sản lượng, giảm tổn thất và đảm bảo an toàn, ngành than cần giải quyết 4 yếu tố: giảm tổn thất tài nguyên và nhân lực, tăng năng suất, sản lượng và đặc biệt là an toàn lao động Do đó, cơ giới hoá khai thác là con đường tất yếu, góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất, giảm tổn thất và đảm bảo an toàn cho người lao động.
Cơ giới hóa là giải pháp tối ưu để tăng năng suất và giảm lao động nặng nhọc trong khai thác than hầm lò Tuy nhiên, do đặc thù môi trường ngầm và điều kiện địa chất phức tạp (cấu tạo vỉa than, tính chất đá, khí, nước ), việc áp dụng cơ giới hóa cần tính toán kỹ lưỡng.
Ngành than đã sớm nhận thức về hiện đại hóa, cụ thể là thay thế cột gỗ bằng cột ma sát chống giữ lò chợ, áp dụng cột thuỷ lực đơn và combai khẩu than, mang lại hiệu quả đáng kể.
Năm 2002, Công ty Than Khe Chàm sử dụng máy khấu tay ngắn MG-200W1 và giá thuỷ lực di động XDY-JF/LI/120J2 tại lò chợ mức +32 ÷ -10 vỉa 14-4, đạt công suất thiết kế 200.000 tấn/năm.
Năm 2008, Công ty Than Nam Mẫu đầu tư hệ thống khai thác than hiện đại, bao gồm máy khấu than nhập khẩu từ Ba Lan Máy này có năng suất 1.500 tấn/ngày đêm, tương đương năng suất của hàng ngàn công nhân làm thủ công.
Ngày 6-8-2010, tại khu vực vỉa 6, khu Than Thùng, Công ty than Nam Mẫu (Tập đoàn Than Khoáng sản Việt Nam) đã khánh thành và đưa lò chợ cơ ớ gi i hóa khai thác than trị giá 260 tỉ VNĐ vào vận hành v i chi u dài lò ch 105 m, gồm 66 ớ ề ợ dàn chống, 66 máng cào, ba tuyến b ng tă ải và một máy khấu than, dự kiến công suất từ 350 đến 500.000 tấn/năm
Năm 2005, Công ty Than Vàng Danh ứng dụng máy khấu AM-50Z và máy khoan Tamrök, tăng hiệu suất đào lò và sản lượng khai thác.
Công ty CP Than Vàng Danh, từ năm 2008, hợp tác chuyển giao công nghệ với Viện Khoa học Công nghệ Mỏ, áp dụng công nghệ khai thác than bằng thiết bị dàn chống VINAALTa (Việt Nam) kết hợp máy xúc MB 450E (CH Séc), đạt năng suất 300.000 tấn/năm.
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY KHẤU LOẠI HAI TAY KHẤU VÀ QUY TRÌNH KHAI THÁC THAN SỬ DỤNG MÁY KHẤU
TRÌNH KHAI THÁC THAN SỬ Ụ D NG MÁY KHẤU
1.3.1 Kết cấu hình dáng sơ ộ ủ b c a máy khấu loại hai tay khấu
Hình 1.7: Hình dáng sơ ộ ủ b c a loại máy khấu hai tay khấu
1,7: Tang khấu trái, phải; 2,8: Tay khấu trái, phải; 3,9: Xilanh nâng hạ tay khấu trái, phải
4,6: Động cơ tang khấu trái, phải; 5: Động cơ đ ệ i n kéo dắt máy; 10: Máng cào; 11:
1.3.2 Quy trình khai thác của máy khấu (trình tự khấu gương) [8, 2] a Trạng thái đầu chu kỳ
Hình 1.8: Trạng thái đầu chu kỳ khai thác của máy khấu 1: Máy khấu; 2: Máng cào; 3: Gương lò; 4: Lò dọc vỉa v n t i ậ ả
Tang khấu trái Vị trí bên dưới
Tang khấu phải Vị trí bên trên
Máng cào bên phả đ ại o n quá độ Vị trí phía gương
Máng cào bên trái điều khiển quá trình khai thác, xác định vị trí kết thúc luồng khai thác trước Phần máng cào quá độ đảm nhiệm vai trò chuyển tiếp giữa hai luồng khai thác và bắt đầu quá trình khai thác.
Máy khấu di chuyển về bên phải
Hình 1.9: Trạng thái bắt đầu khai thác của máy khấu 1: Máy khấu; 2: Máng cào; 3: Gương lò; 4: Lò dọc v a vỉ ận tải
Tang khấu trái Khấu bên dưới
Tang khấu phải Khấu bên trên
Máng cào bên phả đ ại o n quá độ Vị trí phía gương
Máng cào bên trái đ ạo n quá độ Di chuyển về phía gương
Máng cào phần quá độ Chuyển tiếp giữa hai luồng khấu c Quá trình khai thác
Khai thác hết gương bên phải
Hình 1.10: Quá trình máy khấu khai thác hết gương bên phải
1: Máy khấu; 2: Máng cào; 3: Gương lò; 4: Lò dọc vỉa v n t i ậ ả
Tang khấu trái Chuy n dần sang khấu bên trên ể
Tang khấu phải Chuyển dần sang khấu bên trái
Máng cào bên phả đ ại o n quá độ Vị trí phía gương
Máng cào phần quá độ thẳng luồng cả bên trái và bên phải Máng cào bên trái dẫn quá độ thẳng luồng vào phần quá độ Quá trình khai thác quay trở lại.
Kết thúc khai thác phía bên phải, tiến hành khai thác quay trở lại bên trái
Hình 1.11: Quá trình máy khấu khai thác quay trở ạ l i 1: Máy khấu; 2: Máng cào; 3: Gương lò; 4: Lò dọc vỉa v n t i ậ ả
Tang khấu trái Khấu bên trên
Tang khấu phải Khấu bên dưới
Máng cào bên phả đ ại o n quá độ Thẳng luồng
Máng cào bên trái đ ạo n quá độ Thẳng luồng
Máng cào phần quá độ Thẳng luồng e Quá trình khai thác
Khai thác phía bên trái
Hình 1.12: Quá trình máy khấu khai thác phía bên trái 1: Máy khấu; 2: Máng cào; 3: Gương lò; 4: Lò dọc vỉa v n t i ậ ả
Tang khấu trái Khấu bên trên
Tang khấu phải Khấu bên dưới
Máng cào bên phả đ ại o n quá độ Di chuyển về phía gương
Máng cào bên trái đ ạo n quá độ Vị trí sát gương
Máng cào phần quá độ Chuyển tiếp giữa hai luồng khấu f Quá trình khai thác
Kết thúc chu kỳ khai thác
Hình 1.13: máy khấu kết thúc khai thác 1: Máy khấu; 2: Máng cào; 3: Gương lò; 4: Lò dọc vỉa v n t i ậ ả
Tang khấu trái Chuy n dần sang khấu phía dưới ể
Tang khấu phải Chuyển dần sang khấu phía trên
Máng cào bên phả đ ại o n quá độ Di chuyển về phía gương
Máng cào bên trái đ ạo n quá độ Vị trí xa gương
Máng cào phần quá độ Chuyển tiếp giữa hai luồng khấu
Nghiên cứu cho thấy máy khấu đóng góp quan trọng vào phát triển ngành than Việt Nam, nâng cao cả chất lượng và sản lượng Việc ứng dụng và đầu tư máy khấu cần được chú trọng hơn nữa Đặc biệt, nghiên cứu, ứng dụng và nắm bắt công nghệ, kỹ thuật tiên tiến của máy khấu để nâng cao hiệu quả làm việc trong điều kiện cụ thể của Việt Nam là vô cùng cần thiết.
CÔNG NGHỆ KHAI THÁC THAN CƠ GIỚI HOÁ SỬ DỤNG MÁY KHẤU, DÀN CHỐNG TỰ HÀNH, MÁNG CÀO
CÔNG NGHỆ KHAI THÁC
2.1.1 Bản chất của công nghệ khai thác [12]
Công tác chuẩn bị tập trung vào xây dựng hệ thống thông gió, đào lò vận tải và thông gió đến biên giới khai trường, sau đó nối thông hai mức vận tải và thông gió để lắp đặt lò chợ cơ giới hoá Khai thác sử dụng máy xúc, chống giữ lò bằng dàn tự hành hạ trần than nóc Khu vực áp dụng được khai thác bằng lò chợ bám trụ, chiều cao khấu gương xác định phần chiều dày vỉa còn lại để hạ trần và thu hồi than nóc.
Than khấu gương và thu hồi trong lò chợ được vận chuyển bằng máng cào, rồi qua máy chuyền tải, máy nghiền, và băng tải đến khu vực đổ than ngoài lò Hệ thống vận tải này hoạt động đồng bộ với máy khấu.
2.1.2 Tổ ợ h p thiết bị ử ụ s d ng trong quá trình khai thác
- Dàn chống tự hành VINAALTA – 2.0/3.15
- Máng cào đồng bộ với Máy khấu DSS 260 – 2 x 132kw – 120m
2.2 ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT, PHÂN TÍCH HỆ THỐNG Đ ỀI U KHIỂN THUỶ LỰC CỦA MÁY KHẤU, DÀN CHỐNG TỰ HÀNH, MÁNG CÀO
2.2.1 Đặc tính kỹ thuật và phân tích hệ thống i u khi n thu l c c a Máy đ ề ể ỷ ự ủ khấu MG 200 – W1
Máy khấu là một trong ba thiết bị củ ổa t hợp c gi i hoá ơ ớ đồng b dùng trong ộ khai thác than hầm lò: Máy khấu, dàn ch ng, máng cào [4] ố
2.2.1.1 Giới thiệu máy khấu MG200-W1
Máy khấu than MG200-W1, máy khấu than hai tang quay kéo không xích, hoạt động đồng bộ với máng cào SGB-630-220WS, thực hiện khai thác than liên hợp trên bề mặt.
2.2.1.2 Công dụng và phạm vi sử ụ d ng
Thiết bị khấu than tự hành, dùng cho lò ch đồng bộ với máng cào vận tải 630mm, hoạt động không xích, phù hợp với than độ cứng trung bình Độ nghiêng máng lý tưởng (35° ≤ θ) đảm bảo hoạt động hiệu quả của thiết bị Cơ giới hóa khấu than tổng hợp hoàn toàn khả thi.
2.2.1.3 Đặc đ ểi m chính của MG200-W1
Máy gặt đập liên hợp MG200-W1 hoạt động hiệu quả với máng cào SGB-630/220WS (rộng 630mm), kết hợp được với giá thuỷ lực ZY20, HZY32/320 hoặc các loại giá thuỷ lực đơn, xà khớp nối hoặc xà trượt kim loại.
Tang khấu sở hữu nhiều chế độ tốc độ, tối ưu cho các đường kính khác nhau, đạt hiệu quả khấu tối đa với mô-men xoắn cực đại 37 kNm.
Tay khấu cong trên máy nâng hiệu suất bốc xếp 40%, giảm 50% than vỡ vụn, tăng tỷ lệ than cục và giảm tỷ lệ than cám.
- Đảm bảo độ b n thiết kế, áp lực sử dụề ng b m d u chính ch chi m 45% áp l c ơ ầ ỉ ế ự định mức
- Áp dụng phương thức thao tác đ ềi u khiển bằng tay, kết cấu đơn gi n, tính năng ả an toàn, sử ụ d ng tiện lợi
- Áp dụng hệ thống chống bụi phun sương trong và ngoài đạt hiệu quả chống bụi và phòng nổ cao
- Chức năng bảo vệ và chức năng hiển thị chính xác, có màn hiển thị báo vận hành và sự ố c , tiện cho việc kiểm tra phân tích sự ố c
2.2.1.4) Đặc tính kỹ thu t c a máy ậ ủ
W1 Không xích kéo dẫn động
- Chiều cao mặt máy: 1174mm
- Chiều cao khấu than: 1400 ÷ 3000mm
- Chiều sâu khấu nền: 158 ÷ 333mm
- Chiều dài tay khấu: 1394 mm
- Khoảng cách giữa hai tay khấu: 3786mm
- Trọng lượng toàn bộ máy: 20 tấn
- Lực kéo di chuyển lớn nhất: 250 KN
- Tốc độ di chuyển: 0 ÷ 5,5 m/ph
- Phương thức kéo: môto thuỷ ự l c dẫn động trực tiếp không xích
- Bơm dầu chính: Bơm piston roto hướng trục kiểu trục nghiêng ZB125
- Môto dầu: Moto piston roto kiểu trục nghiêng: A2F107W1S7
- Tốc độ quay của tang : 41,5, 48,5, 60,5 v/ph
- Phương thức giảm b i: Phun sương trong và ngoài ụ
- Lượng nước làm mát : 200 (l/ph)
- Mã hiệu bơm phun sương : FB200/55
2.2.1.5 Kết cấu chung của máy khấu MG200-w1 a H ệ th ố ng i n đ ệ
Máy khâu công nghiệp sử dụng động cơ điện 3 pha phòng nổ, dẫn động bơm thủy lực và hai tang khâu trái phải Hệ thống truyền động và hệ thống phụ trợ đảm bảo hoạt động ổn định.
- Hệ thống truyền động của máy kh u gấ ồm: hệ thống truyền động cơ khí và hệ thống truyền động áp lực dầu
- Hệ thống phụ trợ ồ g m: h th ng phun sương làm mát và h th ng d u bôi tr n ệ ố ệ ố ầ ơ
* Hệ thống truyền động cơ khí
Bao gồm: Hệ thống truyền động bánh răng của bộ phận truyền động tang khấu và hệ thống truyền động bánh răng của bộ ph n di chuy n ậ ể
- Truyền động từ động cơ đ ện tới hai tang khấu trái và phải i
- Truyền động từ moto thủy lực tới bộ phận di chuy n máy kh u ể ấ
* Hệ thống truyền động áp lực dầu
Hình 2.2: Sơ đồ thủy lực của máy khấu MG200-w1
2: Xinh lanh nâng hạ tay khấu
4: Van nâng hạ tay khấu
5: Đồng hồ đ o áp lực dầu
6: Đường ống dẫn dầu chính
10: Van đ ềi u khiể đ ện i n từ
12: Bơm dầu tay xả không khí
13: Lọc thô 14: Bơm b sung d u ổ ầ 15: Lọc tinh
16: Van an toàn cao áp
18: Cần nố đ ềi i u khiển bơm
19: Cơ ấ c u dẫn động piston đ ềi u khiển bơm
20: Bơm nâng hạ tay khấu
21: Van an toàn cao áp 22: Van an toàn hạ áp 23: Van hình thoi
25: Tay gạ đ ềt i u chỉnh bơm dầu chính
26: Van đ ềi u khiển đ ệi n t (b o v công ừ ả ệ suất)
Hệ thống truyền động áp lực dầu gồm các thành phần sau: (các nhiệm vụ tương ứng)
- Hệ thống truyền động th y lực: Dẫn ủ động các moto dầu để di chuyển máy khấu trên máng cào và các xi lanh nâng hạ tay kh u ấ
- Hệ thống i u khiển tốc đ ề độ: Thay đổi chiều và tốc độ di chuyển máy khấu trên máng cào
- Hệ thống bảo vệ: Bảo vệ an toàn cho toàn bộ ệ ố h th ng thủy lực và máy
Phân tích s ơ đồ truy ề n độ ng thu ỷ ự l c c ủ a máy kh ấ u MG 200-W1
* Hệ thống truyền động thủy lực
Hệ thống truyền động thủy lực gồm hai đường truyền động:
- Đường truyền động môtơ ầ d u (di chuyển máy khấu)
Hệ thống truyền động xi lanh nâng hạ tay khấu sử dụng mô tơ dầu, bao gồm ba phần chính: đường tuần hoàn dầu chính, đường bổ sung dầu và đường trao đổi nhiệt.
• Đường tuần hoàn d u chính ầ Đừơng dầu Đừơng dầu Động cơ dầu Bom dÇu chÝnh
Hình 2.3: Sơ đồ đường tuần hoàn dầu chính
Hệ thống sử dụng bơm dầu chính và hai động cơ dầu, tạo thành mạch kín tuần hoàn Dầu được bơm chính cung cấp cho các động cơ dầu, sau đó quay trở lại đường hút của bơm Áp suất đường dầu cao áp được điều chỉnh ở 14 MPa bởi van an toàn cao áp, trong khi áp suất đường dầu thấp áp (trở về bơm) được điều chỉnh ở 2 MPa.
Bơm dầu điều chỉnh lưu lượng bằng cách thay đổi góc lắc và hướng góc lắc cần bơm, từ đó điều khiển tốc độ và chiều quay mô tơ dầu.
• Đường bổ sung d u và trao đổi nhi t: ầ ệ
Máy khấu hoạt động cần bổ sung dầu liên tục do dầu bị thất thoát qua bộ làm mát, truyền động van và trên đường ống Thiếu dầu, bơm hút khí, ảnh hưởng hoạt động máy và tuổi thọ thiết bị.
Hình 2.4: Sơ đồ đường b sung dầu và trao đổi nhiệt ổ
1: Lọc thô; 2: động cơ ầ d u; 3: B ộ làm mát; 4: van an toàn hạ áp; 5: Van hình thoi; 6: Lọc thô; 7: Bơm dầu bổ sung; 8: Lọc tinh; 9: Van an toàn; 10: Van một chiều
Hệ thống được bổ sung dầu nhờ bơm bánh răng, dẫn dầu qua van một chiều đến đường dầu áp suất thấp.
Bơm bổ sung dầu hút dầu từ thùng, lọc qua bộ lọc thô và tinh, rồi dẫn tới hai van một chiều Áp lực bơm thấp hơn áp lực đường dầu cao áp nhưng cao hơn đường dầu thấp áp, khiến van một chiều dẫn dầu vào đường dầu thấp áp, bổ sung vào đường tuần hoàn dầu chính.
Nhiệt độ dầu trong hệ thống tăng cao khi hoạt động, làm giảm độ nhớt và ảnh hưởng đến các phần tử Để đảm bảo nhiệt độ dầu dưới 75°C, hệ thống sử dụng đường trao đổi nhiệt, liên tục làm mát dầu nóng từ đường dầu thấp áp (từ mô tơ dầu về bơm chính) qua bộ làm mát rồi quay lại thùng dầu.
Mô tả: Đường trao đổi nhiệ ủt c a d u qua van 5 qua van h áp 4, qua bộ làm mát 3 về lại ầ ạ thùng dầu
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ KHAI THÁC
Bước 1: Kiểm tra củng cố lò chợ
Trước khi khấu gương, lò chợ được kiểm tra toàn diện, bao gồm: lò đầu chợ, lò chân chợ, hệ thống đường ống, cáp điện, và tình trạng chung Các vấn đề phát hiện được sẽ được xử lý kịp thời.
Bước 2: Kiểm tra bảo dưỡng thiết bị
- Kiểm tra tình trạng lò ch d c theo tuyến hành trình của máy khấu ợ ọ
- Kiểm tra tuyến vận tải tại lò chợ và lò dọc v a v n t i ỉ ậ ả
- Kiểm tra các hệ thống c a tr m d ch nh hoá và n ng độ dung d ch ủ ạ ị ũ ồ ị
- Kiểm tra hệ thống i u khiđ ề ển tập trung, các hệ thống và đường ống thuỷ lực, cáp đ ệi n
- Kiểm tra tình trạng của toàn bộ các thiết bị: Máy kh u, máng cào, dàn ch ng, ấ ố trước khi vận hành
* Bước 1 và bước 2 được thực hiện tr c ti p b i công nhân ã được t p hu n và ào ự ế ở đ ậ ấ đ tạo về công nghệ khai thác than cơ giới hoá
Bước 3: Khấu gương lò chợ
- Hệ thổng quản lý máy khấu trực tiếp tự động chẩn đoán hỏng hóc máy khấu
- Phát tín hiệu âm thanh cảnh báo máng cào hoạt động trong 15 giây
- Phát tín hiệu âm thanh cảnh báo máy khấu làm việc trong 20 giây
- Mở van nước phun sương làm mát và chống bụi của máy kh u ấ
- Bật động cơ đ ệ i n quay hai tang khấu
Điều khiển máy khấu bằng tay: nâng tay trái/phải lên khi máy chuyển động sang trái/phải tương ứng, giữ độ cao tay phù hợp và quan sát gương lò.
- Bật động cơ di chuyển máy khấu (bật bơm thuỷ ự l c chính của máy khấu)
Máy khấu bắt đầu di chuyển theo chiều định sẵn Sau khi máy khấu đi qua 5m (tương đương 3 dàn chống), bật nút điều khiển số.
4 trên dàn chống đầu tiên để nâng t m chắn gương chống tạm nóc lò ấ
- Cứ sau mỗi 1,5 m di chuyển tiếp theo của máy khấu, bật lần lượt các nút đ ềi u khiển số 4 của các dàn chống tiếp theo dàn đầu tiên
Dàn chống đầu tiên điều khiển máy khấu di chuyển 15m Sau đó, kích hoạt nút điều khiển số 2 để hệ thống đẩy máng cào sang luồng mới nhờ dàn chống cố định vào cả máng cào và dàn chống.
- Cứ sau mỗi 1,5 m di chuyển tiếp theo của máy khấu, bật lần lượt các nút đ ềi u khiển số 2 của các dàn chống tiếp theo dàn đầu tiên
- Sau khi di chuyển máng cào, tiến hành di chuyển dàn chống giữ gương lò chợ theo trình tự sau:
+ Bật nút điều khiển số 4 trên dàn chống để thu tấm chắn gương
+ Bật nút đ ềi u khiển s 1 hố ạ dàn chống 10cm
Điều khiển số 2 di chuyển dàn chống đến máng cào mới Sau đó, sử dụng điều khiển số 1 nâng dàn chống lên vị trí ống đỡ bằng hệ thống thủy lực.
Quá trình thi công liên tục lặp lại các thao tác: nâng tấm chắn gương, di chuyển máng cào và dàn chống trên từng dàn chống kế tiếp theo chiều di chuyển của máy khấu.
Máy khấu hoàn tất chiều dài lò chợ, chạm công tắc hành trình, tự động lùi 0,5m và điều chỉnh độ cao tay khấu theo chiều tiến.
- Máy khấu dừng tại chỗ
Việc thu hồi than nóc được thực hiện tuần tự từ các dàn chống, bắt đầu từ dàn thấp nhất trong lò chợ và tiến dần lên các dàn cao hơn theo chiều dọc.
+ Bật nút đ ềi u khiển số 6 và số 7 để hạ máng thu hồi
+ Bật nút đ ềi u khiển s 8 ố để mở ử c a sổ thu hồi than
+ Sau khi thu hồi xong bật nút đ ềi u khiển 8 để đóng c a s thu hồi ử ổ
+ Bật nút đ ềi u khiển số 7 và số 6 để nâng máng thu hồi
- Sau khi đã hoàn tất việc thu hồi than nóc từ các dàn chống ti n hành di chuy n ế ể máy khấu
Hệ thống tấm chắn gương tự động mở khi máy khấu đi qua từng dàn chống Quá trình này lặp lại sau khi máy khấu vượt qua ba dàn chống, tương tự như hành trình trước.
Quá trình khai thác được lặp lại cho đến khi máy khấu hoàn thành chiều dài lò chợ và chạm vào công tắc hành trình cuối lò.
Chương trình trình bày quy trình khai thác than hiện đại sử dụng máy khấu, dàn chống tầng và máng cào, tập trung giới thiệu chi tiết cấu trúc, nguyên lý hoạt động của máy khấu than MG-200 W1, làm rõ vai trò quan trọng của máy khấu trong quá trình khai thác.
GIỚI THIỆU VỀ B Ộ Đ Ề I U KHIỂN KHẢ ẬP TRÌNH PLC L
PLC, viế ắ ủt t t c a Programmaable Logic Control, là thi t b i u khi n logic l p ế ị đ ề ể ậ trình được, cho phép thực hi n linh ho t các thu t toán đ ềệ ạ ậ i u khiển thông qua ngôn ngữ lập trình [5]
3.1.1 Các đặc đ ểi m nổi bật của PLC Ư đ ểu i m c a PLC ủ
PLC nhỏ gọn phù hợp điều khiển hệ thống nhỏ, thay thế rơle và các thiết bị truyền động cồng kềnh.
- Bộ PLC đặc trưng cho một máy tính có sự tiêu hao đ ệi n năng thấp, tốc độ truy cập nhanh và có tính linh hoạt cao
PLC sử dụng ngôn ngữ lập trình bậc thang tiên tiến, dễ sử dụng, góp phần tạo nên sự ứng dụng rộng rãi của PLC Khả năng lập trình lại giúp PLC thích ứng linh hoạt với mọi thay đổi công việc.
- Các bộ PLC rất thích hợp cho việ đ ềc i u khiển bất kỳ một h th ng thu lực ệ ố ỷ nào
- Khả năng ch u đựng trong môi trường làm vi c công nghi p t t… ị ệ ệ ố
- PLC có độ tin cậy cao, ít bị hỏng h n so v i các R le, s a ch a c ng nhanh ơ ớ ơ ử ữ ũ chóng và đơn giản hơn
Sự thiếu chuẩn hóa trong sản xuất PLC dẫn đến đa dạng ngôn ngữ lập trình, gây khó khăn cho việc tích hợp và thiếu tính thống nhất Với các hệ thống điều khiển nhỏ, chi phí sử dụng PLC cao hơn so với rơle truyền thống.
S7-200 là PLC nhỏ gọn của Siemens, thiết kế mô-đun, hỗ trợ nhiều mô-đun mở rộng và ứng dụng lập trình đa dạng.
Hình3 1: Cấu trúc của PLC
Cấu hình CPU tùy thuộc vào bộ vi xử lý Nói chung CPU có:
1 Bộ xử lý toán h c và logic (ALU) chịu trách nhiệm xử lý d liọ ữ ệu, thực hiện các phép toán số ọ h c (cộng, trừ, nhân, chia) và các phép toán logic AND, OR, NOT, NOR
2 Bộ nhớ còn gọi là các thanh ghi, bên trong bộ vi xử lý, được sử dụng để lưu tr ữ thông tin liên quan đến sự thực thi của chương trình
3 B iộ đ ều khiển được sử ụ d ng để i u khi n chu n th i gian của các phép toán đ ề ể ẩ ờ
Bus PLC truyền thông tin dạng nhị phân, mỗi bit là 1 hoặc 0, biểu diễn trạng thái on/off Nhóm bit tạo thành từ, ví dụ, một byte (8-bit) là một số nhị phân.
00100110 Cả 8- bit này được truyền thông đồng th i theo dây song song c a ờ ủ chúng Hệ thống PLC có 4 loại bus
1 Bus dữ liệu: Tải dữ ệ li u được s dụử ng trong quá trình x lý c a CPU Bộ xử lý ử ủ 8- bit có 1 bus dữ liệu nội có thể thao tác các số 8- bit, có th th c hi n các phép ể ự ệ toán giữa các số 8-bit và phân phối các kết quả theo giá trị 8- bit
2 Bus địa chỉ: Được sử dụng để tải các địa chỉ và các vị trí trong bộ nhớ Như vậy mỗi từ có thể được định vị trong bộ nhớ, mỗi vị trí nhớ được gán một địa chỉ duy nhất M i vỗ ị trí t được gán m t địa ch sao cho d li u được l u tr vị trí ừ ộ ỉ ữ ệ ư ữ ở nhất định để CPU có thể đọc hoặc ghi ở đ ó bus địa chỉ mang thông tin cho biết địa chỉ sẽ được truy cập Nếu bus địa chỉ gồm 8 đường, s lượng từố 8-bit, ho c ặ số lượng địa chỉ phân biệt là 2 8 = 256 Với bus địa chỉ 16 đường số lượng địa chỉ khả dụng là 65536
3 Bus đ ềi u khiển: Bus đ ềi u khiển mang các tín hiệu được CPU sử dụng để i u đ ề khiển Ví dụ để thông báo cho các thiết bị nhớ nhận dữ liệu từ thiết bị nhập hoặc xuất dữ liệu và tải các tín hiệu chuẩn thời gian được dùng để đồng bộ hoá các hoạt động
4 Bus hệ thống: Được dùng để truyền thông giữa các cổng nhập/xu t và các thiết ấ bị nhập/xuất
Bộ nhớ là nơi lưu chương trình được sử dụng cho các ho t động i u khi n, ạ đ ề ể dưới sự kiểm tra của bộ vi xử lý
Trong hệ thống PLC có nhiều loại bộ nhớ:
− Bộ nh chỉớ để đọc ROM (Read Only Memory) cung c p dung lượng l u tr ấ ư ữ cho hệ đ ề i u hành và dữ liệu cố định được CPU sử ụ d ng
− Bộ nhớ truy cập ng u nhiên RAM (Ramdom Accept Memory) dành cho ẫ chương trình của người dùng
RAM lưu trữ dữ liệu tạm thời, bao gồm trạng thái của các thiết bị nhập/xuất, giá trị đồng hồ thời gian, bộ đếm và các thiết bị nội vi khác.
RAM, hay bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên, hoạt động như một bảng dữ liệu lưu trữ dữ liệu, địa chỉ I/O, trạng thái I/O, dữ liệu cài đặt sẵn và các giá trị hệ thống như bộ đếm và đồng hồ thời gian thực.
Bộ nhớ chỉ đọc có thể xoá và lập trình được EPROM (Electrical Erasable
Programable ROM): Là các ROM có thể được lập trình, sau đó các chương trình này được thường trú trong ROM [1]
PLC có RAM lưu trữ chương trình người dùng và dữ liệu Để tránh mất dữ liệu khi mất điện, PLC sử dụng nguồn dự phòng Chương trình trong RAM sau đó có thể được tải vào bộ nhớ vi mạch.
EPROM, thường được tích hợp trong module PLC, đảm bảo chương trình điều khiển vĩnh cửu Bộ nhớ này được hỗ trợ bởi các bộ đệm tạm thời lưu trữ dữ liệu I/O.
Dung lượng lưu trữ ủ c a bộ nh được xác định b ng s lượng từớ ằ ố nh phân có th ị ể lưu trữ được
Thiết bị lập trình được sử dụng để nh p chương trình vào b nh củậ ộ ớ a b xử lý ộ
Chương trình được viết trên thiế ịt b này sau ó được chuy n đến b nh c a PLC đ ể ộ ớ ủ
Các phần nhập và xuất
Bộ xử lý trung tâm nhận thông tin từ thiết bị ngoại vi và truyền tín hiệu đến các thiết bị điều khiển bên ngoài như cuộn dây khởi động động cơ, van solenoid, v.v… Tín hiệu đầu vào có thể đến từ công tắc hoặc cảm biến.
3.1.3 Mở ộ r ng vào ra cho PLC