北宿煤礦二號(hào)副井電控系統(tǒng)改造

王春梅,呂子明

摘要 本文介紹了北宿煤礦二號(hào)副井提升機(jī)TKD型電控系統(tǒng)圖存在的缺陷，詳細(xì)介紹了改造后的新電控系統(tǒng)的應(yīng)用情況。實(shí)踐證明新電控系統(tǒng)安全可靠，設(shè)備簡(jiǎn)潔，故障率地，效益明顯。

關(guān)鍵詞 提升系統(tǒng)電控；改造；效果；控制；界面；自診斷

中圖分類號(hào)TD6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2011）43-0120-01

北宿煤礦二號(hào)副井井筒深度為269.7m，用來提升人員、矸石、物料和設(shè)備，提升機(jī)是洛陽(yáng)礦山機(jī)械廠70年代生產(chǎn)的2JK-3/20型纏繞式提升機(jī)，選用三相異步電機(jī)，電機(jī)功率400kW。提升機(jī)電控系統(tǒng)是洛陽(yáng)礦生產(chǎn)的老TKD型電控，通過采用外部串電阻調(diào)速的交流繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力。這種電控系統(tǒng)的控制是采用繼電器、接觸器等元件用邏輯電路組成有觸點(diǎn)的控制盤，配以完成速度閉環(huán)控制的磁放大器，閉環(huán)自動(dòng)控制器等元器件組成硬接線式的電氣控制系統(tǒng)，完成提升整個(gè)過程的控制。這種系統(tǒng)存在許多先天性缺陷，從而影響整個(gè)提升系統(tǒng)特性的發(fā)揮，提升機(jī)電控經(jīng)常出現(xiàn)故障，既無法完全保證提升人員的安全性，又因事故率頻發(fā)影響了矸石、原料的提升，不適應(yīng)礦井自動(dòng)化裝備要求。

1 改造前提升機(jī)電空系統(tǒng)存在的缺陷

1）關(guān)鍵備件、備品的廠家已經(jīng)不再生產(chǎn)，造成備件缺乏；

2）設(shè)備老化，故障率高，可靠性差；

3）低頻拖動(dòng)系統(tǒng)故障頻繁，維護(hù)困難；

4）系統(tǒng)安全保護(hù)環(huán)節(jié)不全面，工作不可靠，故障顯示不直觀，分析查找故障難度大，不易維護(hù)；

5）調(diào)速性能差，機(jī)械沖擊大；

6）沒有良好的調(diào)節(jié)控制程序，調(diào)速性能不理想。

這些問題的存在與現(xiàn)在礦井的發(fā)展極不協(xié)調(diào)，一套全新的電控系統(tǒng)代替老系統(tǒng)是非常必要的，因此，在2007年春節(jié)，北宿煤礦對(duì)二號(hào)副井提升機(jī)電控系統(tǒng)進(jìn)行了改造。

2 電控系統(tǒng)選型

進(jìn)過比較，我們選用了由東方公司生產(chǎn)的TS3A全數(shù)字自動(dòng)化提升電控系統(tǒng)，此系統(tǒng)是具有人機(jī)界面友好、操作維護(hù)方便等特點(diǎn)，采用直流驅(qū)動(dòng)，使設(shè)備的先進(jìn)性和可靠性有了很大提高。

1）運(yùn)行更加經(jīng)濟(jì)。全數(shù)字自動(dòng)化提升電控系統(tǒng)運(yùn)行效率高，無功能耗要比TKD系統(tǒng)低，每年能節(jié)約大量電能、維修量減少的同時(shí)也減少了維修費(fèi)用，比TKD系統(tǒng)更加經(jīng)濟(jì)適用；

2）全數(shù)字自動(dòng)化提升電控系統(tǒng)使用的硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高，大大降低了故障產(chǎn)生的頻率、減少了維修量。采用PLC可編程軟件控制系統(tǒng)對(duì)提升機(jī)運(yùn)行過程中的提升速度、提升時(shí)間、安全保護(hù)裝置工作狀態(tài)、提升機(jī)工作狀態(tài)等進(jìn)行控制。由于主要是從軟件方面對(duì)提升機(jī)進(jìn)行控制，使系統(tǒng)運(yùn)行更加平穩(wěn)，減少了對(duì)軟、硬件系統(tǒng)的沖擊；

3）基本控制單元模塊化，控制精度高，工作穩(wěn)定性好。此控制系統(tǒng)將多個(gè)功能集成為不同的控制模塊，如：可調(diào)閘控制模塊、速度控制模塊、數(shù)字、模擬量輸入、輸出等模塊，替換了TKD系統(tǒng)中的磁放大器、電磁繼電器等元件，使整個(gè)硬件系統(tǒng)具有配置簡(jiǎn)單、器件性能穩(wěn)定、運(yùn)行安全等優(yōu)點(diǎn)。全數(shù)字調(diào)控電控系統(tǒng)設(shè)有微處理器，整個(gè)功能與調(diào)速模型由軟件完成，控制參數(shù)具有自我調(diào)節(jié)功能，所以控制精度高；

4）2套可編程控制器對(duì)提升過程進(jìn)行數(shù)字行程控制，確保運(yùn)行安全。主控PLC選擇西門子S7-400產(chǎn)品，行程監(jiān)控選擇西門子S7-400 PLC，兩者與上位機(jī)一起構(gòu)成系統(tǒng)的上級(jí)網(wǎng)絡(luò)。3個(gè)編碼器將脈沖信號(hào)本別送入主控S7-400 PLC和輔控S7-400 PLC中，經(jīng)S7-400 PLC處理后，轉(zhuǎn)換成容器提升位置，形成按行程給定速度運(yùn)行曲線，當(dāng)3個(gè)編碼器經(jīng)校正后不在同一高度時(shí)，系統(tǒng)顯示編碼器故障，提升機(jī)不能運(yùn)行。主控S7-400 PLC安全回路、輔控S7-400 PLC安全回路和繼電器直接控制的硬件安全回路組成系統(tǒng)總的安全回路。主控S7-400安全回路完成設(shè)備狀態(tài)和系統(tǒng)保護(hù)等主要保護(hù)；輔控S7-400安全回路完成對(duì)系統(tǒng)行程的保護(hù)；繼電器安全回路完成對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)的保護(hù)。主、輔控安全回路和硬件安全回路相互配合，完全滿足《煤礦安全規(guī)程》中對(duì)提升機(jī)電控系統(tǒng)對(duì)安全回路的要求；

5）適用的人機(jī)界面監(jiān)控系統(tǒng)。上位機(jī)監(jiān)視程序，采用支持VisualC的WINCC監(jiān)控軟件包。WINCC是強(qiáng)大的HMI/SCADA系統(tǒng)，可以對(duì)整個(gè)運(yùn)行過程進(jìn)行圖形監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集和管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)工作流程畫面、裝卸載系統(tǒng)畫面、高壓配電畫面、低壓配電畫面、運(yùn)行曲線畫面、液壓制動(dòng)系統(tǒng)畫面、驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)畫面、故障報(bào)警畫面，以及報(bào)表等畫面的設(shè)計(jì)開發(fā)、編程。利用WINCC監(jiān)控系統(tǒng)，將提升機(jī)的運(yùn)行速度、加速度、減速度、電樞電流、可調(diào)閘電流、變壓器運(yùn)行溫度、高壓電實(shí)時(shí)電壓等運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)動(dòng)態(tài)的顯示在屏幕上，各種運(yùn)行狀態(tài)顯示界面可以通過鼠標(biāo)進(jìn)行切換，提升機(jī)司機(jī)和維修人員可以很直觀的觀察到整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行情況。當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，能通過軟件系統(tǒng)自身具有的控制程序，自動(dòng)判斷故障類型，故障類型可以在故障信息界面中顯示，同時(shí)還有語音報(bào)警，提醒司機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行異常，好立即通知維修人員進(jìn)行維修。因?yàn)楣收闲畔⒅杏邢到y(tǒng)故障顯示，所以維修人員可以很快的排除故障，從而縮短了故障處理時(shí)間，有效提高了原煤提升量；

6）故障自診斷能力強(qiáng)，大大降低使用維護(hù)成本。全數(shù)字自動(dòng)化提升電控系統(tǒng)，所有硬件的工作狀態(tài)可通過軟件進(jìn)行反映，軟件的運(yùn)行情況也可通過硬件來監(jiān)視，這樣系統(tǒng)所有故障都能夠通過人機(jī)界面顯示，維護(hù)方便；

7）具有很好的可擴(kuò)展性。全數(shù)字自動(dòng)化提升電控系統(tǒng)硬件采用以控制總線進(jìn)行聯(lián)系的模塊化結(jié)構(gòu)，整個(gè)運(yùn)行過程中所有硬件的運(yùn)行情況監(jiān)控都是通過軟件來完成的，在系統(tǒng)投入運(yùn)行后，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和系統(tǒng)要求的提高，可以進(jìn)行功能的擴(kuò)展，具有較高的運(yùn)行靈活性；

8）可與其他系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)礦井的綜合信息化管理。全數(shù)字調(diào)速電控系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線或工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)，可以方便的將該控制系統(tǒng)與礦調(diào)度信息控制網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，把系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)傳遞到控制中心，便于實(shí)現(xiàn)綜合信息化管理；

9）由于全數(shù)字自動(dòng)化提升電控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高，再加上軟件控制的采用，提升了系統(tǒng)自動(dòng)化水平，大大降低了故障產(chǎn)生的頻率、減少了維修量，從而增加了提升機(jī)總的提升時(shí)間，提高了提升效率；又由于維修量減少，操作由手動(dòng)更新為自動(dòng)控制，也減輕了提升司機(jī)和維修人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

參考文獻(xiàn)

[1]夏榮海，郝玉琛.礦井提升機(jī)械設(shè)備[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)學(xué)院出版社，1997.