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北徐樓煤礦副井提升機(jī)電控系統(tǒng)技術(shù)改造

 

北徐樓煤礦副井提升機(jī)電控系統(tǒng)技術(shù)改造

  
摘 要：分析了山東豐源煤電股份有限公司北徐樓煤礦副井主提升機(jī)電控系統(tǒng)改造原因以及改造途徑，通過(guò)對(duì)比，總結(jié)出了PLC可編程控制器全數(shù)字智能化電控系統(tǒng)相對(duì)于傳統(tǒng)的用繼電器、接觸器形成的電控系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)。
關(guān)鍵詞：主提升機(jī)；電控系統(tǒng)；技術(shù)改造；可編程控制器

1、前言
主提升機(jī)是煤礦機(jī)電重要的固定設(shè)備，擔(dān)負(fù)著升降人員、提升礦物和運(yùn)送各類材料的任務(wù)，是溝通礦井地面與井下的主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)。
主提升機(jī)的工作特點(diǎn)是在一定的距離內(nèi)，按一定周期往復(fù)循環(huán)動(dòng)作完成提升任務(wù)，因此它必須具備良好的控制性能和完善的保護(hù)性能，保證提升系統(tǒng)可靠地運(yùn)轉(zhuǎn)。礦井設(shè)備的好壞直接影響了礦工生命和財(cái)產(chǎn)的安全以及生產(chǎn)率，特別是提升機(jī)，在安全性可靠性方面要求極高，對(duì)其而言較高的可靠性能就是使提升容器按要求快速、準(zhǔn)確地到達(dá)規(guī)定位置，保證礦井提升系統(tǒng)高效長(zhǎng)期運(yùn)行。

2、副井主提升機(jī)原電控系統(tǒng)概況
山東豐源煤電股份有限公司北徐樓煤礦副井提升機(jī)電控系統(tǒng)原來(lái)采用傳統(tǒng)的TDK—A2型磁力控制站。該磁力站由主控屏、轉(zhuǎn)子屏、動(dòng)力制動(dòng)屏、二級(jí)制動(dòng)屏、低壓配電屏組成，通過(guò)切換交流繞線型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路外接的8級(jí)電阻，完成提升全過(guò)程。在提升過(guò)程中，為了實(shí)現(xiàn)交流提升機(jī)的控制，根據(jù)提升的要求，通過(guò)電氣元件（繼電器、接觸器、開(kāi)關(guān)等）間固定接線來(lái)實(shí)現(xiàn)邏輯和順序動(dòng)作的控制過(guò)程。

3、副井主提升機(jī)電控系統(tǒng)改造原因
副井主提升機(jī)原電控系統(tǒng)采用磁力控制站存在著一些弊端：
首先，維修量大，可靠性差。每次提升過(guò)程中由數(shù)十個(gè)元件，上百個(gè)觸點(diǎn)共同動(dòng)作完成。因每個(gè)元件都有一定的使用壽命，動(dòng)作次數(shù)多、線路復(fù)雜，使用過(guò)程中故障率多，查找故障困難，勢(shì)必帶來(lái)巨大的維修量。而此系統(tǒng)的安全回路也是由多個(gè)電氣元件、觸點(diǎn)組成。無(wú)論哪一個(gè)觸點(diǎn)出現(xiàn)故障或接觸不良，都會(huì)帶來(lái)安全隱患，影響整個(gè)提升系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行。
其次，操作繁瑣，可靠性差。提升機(jī)的啟動(dòng)、加速、停止等提升環(huán)節(jié)都是由司機(jī)操作制動(dòng)手把和主令控制器手把完成。其操作程序比較復(fù)雜、煩瑣，在減速段所使用的動(dòng)力制動(dòng)電源工作不穩(wěn)定，可靠性差，導(dǎo)致提升時(shí)間長(zhǎng)，影響了主提升機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
針對(duì)以上原因，該礦決定運(yùn)用冗余技術(shù)、人——機(jī)工程學(xué)等現(xiàn)代設(shè)計(jì)思想，采用目前先進(jìn)的可控硅交——交變頻器和全數(shù)字控制系統(tǒng)，對(duì)原副井主提升機(jī)電控系統(tǒng)進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)了主提升機(jī)的全數(shù)字控制、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、故障自診斷等功能。

4、改造方案實(shí)施步驟簡(jiǎn)介
a、采用可控硅交——交變頻制動(dòng)方式代替原電控系統(tǒng)的可控硅交——直動(dòng)力制動(dòng)，主回路采用三相零式結(jié)構(gòu)，全數(shù)字無(wú)環(huán)流工作方式，主控觸發(fā)回路以16位單片機(jī)80C196KC為控制核心配以輔助電路構(gòu)成，具有控制精度高、運(yùn)算速度快、工作無(wú)噪音、可靠性高、體積小、重量輕等特點(diǎn)。
b、采用可控硅配合FX2N——32MR型PLC代替原電控系統(tǒng)轉(zhuǎn)子屏，作為主電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路外接電阻的切換開(kāi)關(guān)使用，具有優(yōu)良的動(dòng)、靜態(tài)特性，運(yùn)行可靠無(wú)噪音。
c、采用以FX2N——64MT的PLC作為系統(tǒng)的主控器件，配以其它A——D轉(zhuǎn)換，D——A轉(zhuǎn)換等模塊制成的主控臺(tái)代替原電控系統(tǒng)的主控屏、專用操作臺(tái)和二級(jí)制動(dòng)屏。系統(tǒng)的各項(xiàng)控制和保護(hù)功能之間的邏輯關(guān)系，是根據(jù)原電控系統(tǒng)的工作過(guò)程，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，用編程的方法加以解決。
d、增加了GP570——SC41——24DC型觸摸翻頁(yè)式彩色顯示屏，此顯示屏以動(dòng)畫(huà)形式表現(xiàn)出提升機(jī)運(yùn)行的各種狀態(tài)，各種參數(shù)及各控制元器件的工作情況，可代替各種參數(shù)儀表，方便簡(jiǎn)單，并模擬地繪出提升機(jī)運(yùn)行工況圖，使人一目了然。

5、工作原理及使用效果
本系統(tǒng)采用RS485通訊方式，通過(guò)通訊模塊間工作指令傳送，將各種外設(shè)控制開(kāi)關(guān)、傳感器送來(lái)的信號(hào)均接到主控臺(tái)內(nèi)PLC輸入端，經(jīng)PLC的邏輯運(yùn)算，并經(jīng)各回路被控對(duì)象動(dòng)作，去驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的輸出繼電器動(dòng)作，再控制安全繼電器、工作繼電器及各控制單元，完成提升機(jī)的加速、等速、減速、爬行、制動(dòng)、停車、保護(hù)、報(bào)警等過(guò)程，可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、半自動(dòng)化開(kāi)車兩種操作方式。
通過(guò)半年多時(shí)間的使用效果來(lái)看，該電控系統(tǒng)符合《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定及其它相關(guān)技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)要求，有效地減少了每天的維修工作量，保證了主提升機(jī)安全、高效、平穩(wěn)運(yùn)行。

6、結(jié)束語(yǔ)
隨著各種工業(yè)PLC以及變頻器的廣泛應(yīng)用，煤礦企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中各種重要機(jī)電設(shè)備（如主提升機(jī)、主扇風(fēng)機(jī)、空壓機(jī)等）的數(shù)字化控制成為一種必然的發(fā)展趨勢(shì)。