赤峰柴礦二號井提升系統(tǒng)電控改造研究

常戰(zhàn)勝

（赤峰柴胡欄子黃金礦業(yè)有限公司，內(nèi)蒙古 赤峰 024039）

礦山開采得益于設(shè)備的優(yōu)化，為了能夠使用提升系統(tǒng)，達(dá)到快速調(diào)速的目的，應(yīng)對于其設(shè)備的投資改善具體改進(jìn)等加以探究，采用數(shù)字多功能的深度推進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)關(guān)于礦山開采設(shè)備的保護(hù)維護(hù)，并實(shí)行實(shí)時監(jiān)測。為了能夠使得礦山提升系統(tǒng)的電控改造技術(shù)達(dá)到更加的運(yùn)行效果，研究人員將針對相關(guān)指令進(jìn)行多次測試并結(jié)合系統(tǒng)的生產(chǎn)序列，盡可能提升系統(tǒng)控制的進(jìn)度，并使其操作更加方便，減少運(yùn)行時間，提高經(jīng)濟(jì)效益。

1 二號井提升系統(tǒng)維護(hù)現(xiàn)狀

二號井提升機(jī)型號為2 JK-2.5/20 E雙卷筒單繩纏繞式提運(yùn)機(jī)，提運(yùn)箱配有罐籠和平衡錘。升降高度238米，電機(jī)為交流變頻三相感應(yīng)電動機(jī)，電機(jī)功率250 KW,380 V，轉(zhuǎn)速2960 r/min。升降機(jī)的電氣控制系統(tǒng)是以西門子S7-200系列 PLC為主控單元，西門子6SA70系列交流變頻器為電機(jī)驅(qū)動裝置，市場上的這些升降機(jī)正逐步淘汰。這套電氣控制系統(tǒng)是在2009年生產(chǎn)和安裝的?，F(xiàn)因該電控系統(tǒng)主控制器程序設(shè)置了程序加密保護(hù)，密碼丟失，負(fù)責(zé)此項(xiàng)工作的相關(guān)技術(shù)人員已從廠家離職，無法對程序進(jìn)行監(jiān)控和修改。升降機(jī)出現(xiàn)故障，進(jìn)行處理時無法進(jìn)入程序進(jìn)行快速監(jiān)控找出問題所在，都是通過對照圖紙或老維修工人憑經(jīng)驗(yàn)查找；需要升降機(jī)電控系統(tǒng)功能完善，在程序上很簡單，但現(xiàn)有情況是需要從升降機(jī)外圍電路進(jìn)行修改和完善，操作上的麻煩也帶來了維修保養(yǎng)量的增加。為了確保電氣控制系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行，現(xiàn)對該套電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行更新。

2 二號井提升系統(tǒng)電控改造優(yōu)化方案

2.1 低壓電源柜設(shè)備優(yōu)化

低電壓電源柜采用雙回路進(jìn)線，為電控系統(tǒng)的輔助設(shè)備提供各種類型的交/直流控制電源。如主電機(jī)溫度檢測系統(tǒng)，信號系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)，風(fēng)扇，照明和維修等供電和備用?？刂齐娫床捎酶綦x變壓器獨(dú)立供電，用 UPS不間斷電源供電，保證 UPS控制系統(tǒng)的電源不間斷。從而在主電源發(fā)生故障時，使提升機(jī)實(shí)現(xiàn)可靠的安全制動，并向計(jì)算機(jī)提供電源，保證計(jì)算機(jī)的運(yùn)行和數(shù)據(jù)的保持。箱體表面安裝有電壓表和工作燈指示各電源回路。部件采用施耐德或 ABB牌產(chǎn)品。機(jī)柜主體為不銹鋼噴塑，厚度不小于2 mm，機(jī)柜內(nèi)配備專用防潮防水裝置。柜內(nèi)需配置避雷浪涌吸收裝置，最大放電電流滿足系統(tǒng)所需。

2.2 提升控制系統(tǒng)及主傳動技術(shù)

升降控制系統(tǒng)采用主控、監(jiān)控雙重 PLC控制系統(tǒng)， PLC選用原裝進(jìn)口設(shè)備西門子S7-1500系列(控制器見下圖)，監(jiān)控 PLC與主控 PLC同一系列，為滿足未來系統(tǒng)升級和擴(kuò)展的需要，將 PLC點(diǎn)數(shù)保留不少于20%。采用光纖環(huán)網(wǎng)通信實(shí)現(xiàn) PLC之間的相互通信和監(jiān)控，對提升機(jī)運(yùn)行中的關(guān)鍵信號(如速度、容器位置、減速、過卷等)進(jìn)行多路保護(hù)，實(shí)現(xiàn)對提升機(jī)運(yùn)行中的關(guān)鍵信號(如速度、容器位置、過卷等)的相互監(jiān)控。

主控PLC能完成提升機(jī)的全自動、自動、手動、檢修、驗(yàn)繩、過卷回收、緊急控制開車等運(yùn)行方式的控制要求。完成提升機(jī)運(yùn)行工藝控制及各項(xiàng)安全保護(hù)。主控PLC與上位機(jī)通過以太網(wǎng)交換機(jī)連接，交換機(jī)（交換機(jī)見下圖）留有預(yù)留口與局域網(wǎng)連接。

圖1 提升控制系統(tǒng)及主傳動設(shè)備

信號燈操作盒具有遙控發(fā)信號，中斷選擇開關(guān)，允許慢速開關(guān)，慢上、慢下按鈕，急停開關(guān)，操作位置燈顯示等功能。信號箱的每個中間都有自動安全門、阻車器和操動系統(tǒng)接口，操動系統(tǒng)被納入到提升控制系統(tǒng)中，以滿足連鎖控制要求。具有直發(fā)/轉(zhuǎn)發(fā)功能的井口信號箱。在直發(fā)狀態(tài)下，井口及井下各中段的提升信號直接由主 PLC控制。在轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)下，井下所有中斷提升信號都必須通過井口信號箱進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，才能向主 PLC發(fā)送提升信號。

主要傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)選用 ABB公司ACS880 (見下圖)的重負(fù)荷315 kw全數(shù)字交流變頻調(diào)速裝置，采用回饋單元+制動器冗余的方式，一旦制動器損壞，仍可滿足全負(fù)荷電控運(yùn)行。全回饋單元選用BKF880型500 KW/380 V等重載回饋單元四象限運(yùn)行，能滿足提升機(jī)在各種負(fù)載條件下的工作要求。

圖2 信號操作箱示意圖

2.3 提升信號控制系統(tǒng)子站優(yōu)化

提升信號系統(tǒng)由井口及各終端信號操作箱以及LED燈光語音箱組成。提升信號系統(tǒng)完全滿足提升工藝及提升聯(lián)鎖控制要求，各終端信號子站通訊模塊為以太網(wǎng)通訊模塊，利用遠(yuǎn)程I/O通訊方式，信號傳輸采用光纖環(huán)網(wǎng)通訊方式。信號操作箱具有遙控發(fā)信號、中斷選擇開關(guān)、允許慢動開關(guān)、慢上、慢下按鈕、急停開關(guān)、運(yùn)行位置燈光顯示等功能。各中段信號箱預(yù)留了自動安全門、阻車器及操車系統(tǒng)接口，操車系統(tǒng)融入到提升控制系統(tǒng)內(nèi)，滿足連鎖控制要求。井口信號箱具有直發(fā)/轉(zhuǎn)發(fā)功能。當(dāng)其在直發(fā)狀態(tài)時，井口及井下各中段提升信號直接受主控PLC控制。當(dāng)其在轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)時，井下各中段提升信號必須經(jīng)過井口信號箱轉(zhuǎn)發(fā)，才能將提升信號發(fā)至主控PLC。

2.4 上位機(jī)系統(tǒng)優(yōu)化

使用的是研華工業(yè)控制原裝 PC機(jī)(奔騰i5處理器以上，16 G內(nèi)存，500 G硬盤，100 M/1000 M自適應(yīng)網(wǎng)卡，網(wǎng)絡(luò)防火墻)的正版操作系統(tǒng)，配有鼠標(biāo)，鍵盤，22寸三星液晶顯示器，工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)， HP激光打印機(jī)，電源插座等配套設(shè)備。帶有操作臺面，不銹鋼，鋼板厚2 mm。采用正品 PLC編程軟件，正品人機(jī)界面配置軟件，無限點(diǎn)，硬件加密狗。該套電控裝置采用新設(shè)備、新工藝，使該井提升機(jī)電控技術(shù)有了質(zhì)的提高，為提升機(jī)的安全運(yùn)行提供了有力的保證。且該套設(shè)備具有遠(yuǎn)程故障診斷功能，維修人員在現(xiàn)場無法解決的問題，可通過遠(yuǎn)程咨詢專家解決。

2.5 液壓站控制系統(tǒng)

液壓站控制系統(tǒng)滿足控制要求。液壓站選用恒力矩液壓站，雙套獨(dú)立，互為備用，工作壓力≥6.3MPa，殘壓＜0.5MPa，比例溢流閥選用進(jìn)口元器件。裝設(shè)2個壓力變送器為操作臺液壓表和控制系統(tǒng)信號反饋。液壓站具備調(diào)繩功能并帶有緊急卸荷閥。

2.6 電控系統(tǒng)操控連鎖優(yōu)化

提升機(jī)具有自動、手動、檢修、和回收四種工作方式。系統(tǒng)既可以自動操作，又可以手動操作，但應(yīng)有的聯(lián)鎖必須遵循。系統(tǒng)設(shè)有主電機(jī)溫升、主機(jī)軸承溫升、天輪軸承溫升，閘瓦檢測、油壓超高或過低，容器在最高或者最低停車位置后0.5m處設(shè)過卷開關(guān)等安全保護(hù)措施。

3 設(shè)備優(yōu)化效果評估

二號井主提升系統(tǒng)電氣控制改造完成后，該井電氣控制質(zhì)量得到提高，為提升機(jī)的安全運(yùn)行提供了有力保障。并且大大提高了提升機(jī)的輸送能力，與改造前相比，每趟提升時間縮短近30秒，提升效率提高近8%，經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)可觀。罐鎖開關(guān)一定要鎖好罐后，安全門才能打開，杜絕人員上、下罐時發(fā)生跑罐事故。

4 結(jié)束語

綜上所述，在全數(shù)字化調(diào)節(jié)裝置的推進(jìn)之下，對于二號建筑提升系統(tǒng)進(jìn)行電氣改造，實(shí)現(xiàn)機(jī)械定位和提升機(jī)制的雙眼，從不同的要點(diǎn)加速提升系統(tǒng)的優(yōu)化，從而提升礦產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)電控系統(tǒng)連鎖優(yōu)化等，并且能夠?qū)崟r進(jìn)行監(jiān)測，使得提升系統(tǒng)的精度更高，有效性更強(qiáng)，能夠促進(jìn)礦山開采各項(xiàng)工作的效率，可謂一舉多得，值得大力推廣。