煤礦主豎井提升及裝載系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

杜高鑫

（安徽恒源煤電股份有限公司任樓煤礦機(jī)電科， 安徽 淮北 235123）

煤礦主豎井提升及裝載系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

杜高鑫

（安徽恒源煤電股份有限公司任樓煤礦機(jī)電科， 安徽 淮北 235123）

針對(duì)任樓煤礦主豎井提升及裝載系統(tǒng)效率提升的問題，結(jié)合現(xiàn)代PLC控制理論，根據(jù)對(duì)提升系統(tǒng)電控程序進(jìn)行S形加減速優(yōu)化及裝載系統(tǒng)電控優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了主豎井及裝載系統(tǒng)的效率提升。該改進(jìn)通過現(xiàn)場(chǎng)分析計(jì)算來優(yōu)化運(yùn)行流程，從修改控制程序及參數(shù)出發(fā)，在不增加任何設(shè)備和投資的情況下，利用科學(xué)技術(shù)使提升發(fā)揮了最大效率，經(jīng)試驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)行檢測(cè)準(zhǔn)確，處理方法合理，使主井自動(dòng)化提升系統(tǒng)效率最大化，運(yùn)行更安全可靠。

主豎井提升；裝載系統(tǒng)；電控優(yōu)化

安徽恒源股份有限公司任樓煤礦始建于1984年，1994年投產(chǎn)，初始設(shè)計(jì)能力為150萬t/年，后經(jīng)改擴(kuò)建生產(chǎn)能力提升，2011年核定年生產(chǎn)能力為282萬t/年。任樓煤礦主豎井提升系統(tǒng)采用塔式多繩摩擦提升機(jī)，提升電控采用直流電控系統(tǒng)，箕斗載重16.8t。該礦主提升電控系統(tǒng)采用的是瑞典ABB公司生產(chǎn)的直流傳動(dòng)控制系統(tǒng)，但是因?yàn)樵O(shè)計(jì)程序和實(shí)際運(yùn)行流程存在差異，特別是在加速和減速時(shí)控制程序的設(shè)計(jì)在現(xiàn)實(shí)運(yùn)行中存在缺陷，導(dǎo)致在加、減速時(shí)主要設(shè)備震動(dòng)及沖擊大，影響到提升系統(tǒng)的減速器的安全運(yùn)行。另外，進(jìn)入2015年下半年以來礦井生產(chǎn)任務(wù)日益加重，對(duì)提升設(shè)備的要求逐漸顯現(xiàn)。如何提高主井提升系統(tǒng)的效率及減少提升機(jī)運(yùn)行時(shí)對(duì)提升設(shè)備的機(jī)械沖擊，成為一個(gè)急需解決的問題。

1 設(shè)計(jì)思路

根據(jù)對(duì)提升機(jī)運(yùn)行和裝煤的實(shí)際流程和控制程序認(rèn)真分析，發(fā)現(xiàn)通過優(yōu)化提升機(jī)的電控程序和裝卸載信號(hào)系統(tǒng)程序，可直接提高設(shè)備可靠性，縮短提升周期，使提升設(shè)備發(fā)揮最大效率。經(jīng)過對(duì)任樓礦主井電氣原理和絞車實(shí)際運(yùn)行速度電流曲線進(jìn)行了認(rèn)真的分析和研究，得到的方案是減小加速度和減速度，減少裝卸載站的裝煤時(shí)間來實(shí)現(xiàn)效率提升。通過試驗(yàn)，單純的減小提升機(jī)加速度和減速度，會(huì)延長(zhǎng)提升周期時(shí)間對(duì)原煤小時(shí)提升量影響很大，而且震動(dòng)減小不明顯。單獨(dú)減少裝卸載站的裝煤時(shí)間，也會(huì)造成裝煤不能完成的現(xiàn)象。為解決這些問題，決定分別從提升機(jī)電控系統(tǒng)及信號(hào)裝載系統(tǒng)兩方面開始，修改電控程序，優(yōu)化絞車加減速性能，縮減提升機(jī)在加、減速階段對(duì)提升設(shè)備的機(jī)械沖擊，通過修改信號(hào)裝載系統(tǒng)程序，優(yōu)化信號(hào)裝卸載流程，縮短提升裝載周期，最終實(shí)現(xiàn)任樓煤礦主豎井提升及裝載系統(tǒng)的優(yōu)化。

2 提升機(jī)電控優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1 對(duì)ABB電控程序進(jìn)行S形加減速優(yōu)化

（1）設(shè)置S形加減速優(yōu)化所需距離。

（2）設(shè)置S形加減速優(yōu)化所需時(shí)間。設(shè)置S形加減速優(yōu)化時(shí)間。S形加速開始時(shí)間：自動(dòng)時(shí)3s，手動(dòng)時(shí)3s。S形加速結(jié)束時(shí)間：自動(dòng)時(shí)4s，手動(dòng)時(shí)3s。S形減速結(jié)束時(shí)間：自動(dòng)時(shí)4s，手動(dòng)時(shí)1.5s。S形減速結(jié)束時(shí)間：自動(dòng)時(shí)3s，手動(dòng)時(shí)1.5s。

（3）優(yōu)化加速度給定程序。①自動(dòng)模式下開車，距到位1米內(nèi)加速度為0.2m/s2，1～2m之間加速度為0.5m/s2，2m以后加速度為0.7m/s2。②手動(dòng)模式下開車，絞車運(yùn)行10秒之內(nèi)加速度為0.2m/s2，15秒之內(nèi)加速度為0.5m/s2，15秒之外加速度為0.7m/s2。

（4）加減速程序優(yōu)化后效果（圖1）。主井提升機(jī)在經(jīng)過S形加減速優(yōu)化設(shè)計(jì)后，加減速時(shí)的振動(dòng)值由46mm/s減小到18mm/s以下，裝煤自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，提升機(jī)總運(yùn)行周期減少1.5s。

圖1 優(yōu)化設(shè)計(jì)后提升機(jī)運(yùn)行速度電流曲線

3 主井信號(hào)裝卸載程序優(yōu)化

3.1 在裝載站PLC修改程序

（1）通過修改井下裝載站PLC控制程序，增加在點(diǎn)動(dòng)時(shí)，1#給煤機(jī)、2#給煤機(jī)、3#給煤機(jī)、1#皮帶機(jī)、2#皮帶機(jī)各電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的順序的閉鎖關(guān)系，避免因?yàn)椴僮鞴ふ`操作造成的壓皮帶、皮帶機(jī)電機(jī)過負(fù)荷、堆煤事故（見圖2）。

（2）修改裝載站PLC控制程序，添加自動(dòng)和手動(dòng)限量裝載功能。

3.2 修改裝煤送信號(hào)流程

（1）去除箕斗到位至閘門打開時(shí)間1s延時(shí)。

（2）修改送提升信號(hào)流程（圖3）。由料斗門下落后送信號(hào)，改進(jìn)為煤放空（低于2噸）送信號(hào)，節(jié)省時(shí)間1.5s。

（3）修改裝煤流程（圖4、5）。由料斗門開到位延時(shí)10s開始檢測(cè)料斗是否放空，改為料斗門開到位4s開始檢測(cè)料斗是否放空,從而由定時(shí)控制為主，改為定量控制為主。料斗實(shí)際放空時(shí)間由煤的濕度、比重、閘門放煤量決定，料斗放空即送提升信號(hào)，在這一環(huán)節(jié)，東箕斗節(jié)省時(shí)間4～6s，西箕斗節(jié)省裝煤時(shí)間1～4s。

通過修改程序優(yōu)化流程，減少了裝煤送信過程中等待時(shí)間，在同等裝煤條件下，原裝載一次流程所需時(shí)間固定在18s左右，改進(jìn)后裝載時(shí)間平均減少5秒。

圖4 改進(jìn)前裝載信號(hào)流程

圖5 改進(jìn)后裝載信號(hào)流程

4 結(jié)語(yǔ)

任樓煤礦主豎井提升及裝載系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，具有技術(shù)理論先進(jìn)，利用價(jià)值高的特點(diǎn)。該設(shè)計(jì)通過分析實(shí)際提升機(jī)運(yùn)行及裝煤流程，僅通過修改電控程序，達(dá)到優(yōu)化提升及裝載流程優(yōu)化的目的，從修改控制程序及參數(shù)出發(fā)，在不增加任何設(shè)備和投資的情況下，利用科學(xué)合理的編程使提升設(shè)備發(fā)揮了最大效率。經(jīng)試驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)行可靠，處理方法合理，使主井自動(dòng)化提升系統(tǒng)效率最大化，運(yùn)行更安全可靠，有很高的推廣價(jià)值。主井提升及信號(hào)系統(tǒng)的優(yōu)化減少了主井加減速時(shí)電流及振動(dòng)值，提煤系統(tǒng)運(yùn)行及監(jiān)控安全可靠，工作正常，有效避免了主井裝載系統(tǒng)故障的發(fā)生，使主井自動(dòng)化裝煤系統(tǒng)運(yùn)行更安全可靠。經(jīng)過對(duì)主井提升及信號(hào)系統(tǒng)優(yōu)化后，縮短了提升周期，提升機(jī)單位運(yùn)行周期節(jié)省運(yùn)行時(shí)間7秒鐘，每班8小時(shí)可多提煤14勾，主井提升效率提高5.6%，每年可多提煤16萬噸以上，折合人民幣1億元以上。實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益與安全效益的雙豐收。

圖2

圖3 修改送提升信號(hào)流程

[1]方承遠(yuǎn).工廠電氣控制技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2000.

[2]ABB公司.A400 Advant Controller 110和Advant Controller1 70組態(tài)與操作. 2009.

[3]王永華.現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)[M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2013.8.

[4]阮毅，陳伯時(shí).電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)：運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2009.8.

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