北徐楼煤矿副井提升机电控系统技术改造

 

北徐楼煤矿副井提升机电控系统技术改造

  
摘 要：分析了山东丰源煤电股份有限公司北徐楼煤矿副井主提升机电控系统改造原因以及改造途径，通过对比，总结出了PLC可编程控制器全数字智能化电控系统相对于传统的用继电器、接触器形成的电控系统的优点及发展趋势。
关键词：主提升机；电控系统；技术改造；可编程控制器

1、前言
主提升机是煤矿机电重要的固定设备，担负着升降人员、提升矿物和运送各类材料的任务，是沟通矿井地面与井下的主要生产环节。
主提升机的工作特点是在一定的距离内，按一定周期往复循环动作完成提升任务，因此它必须具备良好的控制性能和完善的保护性能，保证提升系统可靠地运转。矿井设备的好坏直接影响了矿工生命和财产的安全以及生产率，特别是提升机，在安全性可靠性方面要求极高，对其而言较高的可靠性能就是使提升容器按要求快速、准确地到达规定位置，保证矿井提升系统高效长期运行。

2、副井主提升机原电控系统概况
山东丰源煤电股份有限公司北徐楼煤矿副井提升机电控系统原来采用传统的TDK—A2型磁力控制站。该磁力站由主控屏、转子屏、动力制动屏、二级制动屏、低压配电屏组成，通过切换交流绕线型异步电动机转子回路外接的8级电阻，完成提升全过程。在提升过程中，为了实现交流提升机的控制，根据提升的要求，通过电气元件（继电器、接触器、开关等）间固定接线来实现逻辑和顺序动作的控制过程。

3、副井主提升机电控系统改造原因
副井主提升机原电控系统采用磁力控制站存在着一些弊端：
首先，维修量大，可靠性差。每次提升过程中由数十个元件，上百个触点共同动作完成。因每个元件都有一定的使用寿命，动作次数多、线路复杂，使用过程中故障率多，查找故障困难，势必带来巨大的维修量。而此系统的安全回路也是由多个电气元件、触点组成。无论哪一个触点出现故障或接触不良，都会带来安全隐患，影响整个提升系统安全可靠的运行。
其次，操作繁琐，可靠性差。提升机的启动、加速、停止等提升环节都是由司机操作制动手把和主令控制器手把完成。其操作程序比较复杂、烦琐，在减速段所使用的动力制动电源工作不稳定，可靠性差，导致提升时间长，影响了主提升机的正常运转。
针对以上原因，该矿决定运用冗余技术、人——机工程学等现代设计思想，采用目前先进的可控硅交——交变频器和全数字控制系统，对原副井主提升机电控系统进行改造，实现了主提升机的全数字控制、实时监测、故障自诊断等功能。

4、改造方案实施步骤简介
a、采用可控硅交——交变频制动方式代替原电控系统的可控硅交——直动力制动，主回路采用三相零式结构，全数字无环流工作方式，主控触发回路以16位单片机80C196KC为控制核心配以辅助电路构成，具有控制精度高、运算速度快、工作无噪音、可靠性高、体积小、重量轻等特点。
b、采用可控硅配合FX2N——32MR型PLC代替原电控系统转子屏，作为主电动机转子回路外接电阻的切换开关使用，具有优良的动、静态特性，运行可靠无噪音。
c、采用以FX2N——64MT的PLC作为系统的主控器件，配以其它A——D转换，D——A转换等模块制成的主控台代替原电控系统的主控屏、专用操作台和二级制动屏。系统的各项控制和保护功能之间的逻辑关系，是根据原电控系统的工作过程，结合现场实际情况，用编程的方法加以解决。
d、增加了GP570——SC41——24DC型触摸翻页式彩色显示屏，此显示屏以动画形式表现出提升机运行的各种状态，各种参数及各控制元器件的工作情况，可代替各种参数仪表，方便简单，并模拟地绘出提升机运行工况图，使人一目了然。

5、工作原理及使用效果
本系统采用RS485通讯方式，通过通讯模块间工作指令传送，将各种外设控制开关、传感器送来的信号均接到主控台内PLC输入端，经PLC的逻辑运算，并经各回路被控对象动作，去驱动相应的输出继电器动作，再控制安全继电器、工作继电器及各控制单元，完成提升机的加速、等速、减速、爬行、制动、停车、保护、报警等过程，可实现手动、半自动化开车两种操作方式。
通过半年多时间的使用效果来看，该电控系统符合《煤矿安全规程》规定及其它相关技术规范和标准要求，有效地减少了每天的维修工作量，保证了主提升机安全、高效、平稳运行。

6、结束语
随着各种工业PLC以及变频器的广泛应用，煤矿企业生产系统中各种重要机电设备（如主提升机、主扇风机、空压机等）的数字化控制成为一种必然的发展趋势。