主井电控系统论文（共4篇）
主井电控系统论文 篇1
主井皮带承担着全矿井煤炭终端输送任务, 西曲矿自建矿以来, 对主井皮带没有进行过更新改造, 设备老化严重, 机械故障时有发生, 电气控制同现在相比严重落后。GL型动圈式反时限过流继电器不符合安监总煤装 (2008) 49号文件的要求, 为禁止使用产品。不管是从企业安全、稳定生产, 还是从现阶段行业要求, 西曲矿主井皮带的更新换代迫在眉睫, 为此, 西曲矿机电科对主井皮带的电控系统进行了更新换代。
1 原系统概况
(1) 供电系统采用GG-1A型高压配电柜, 负荷侧引出三支分线分别接三台JR136-4型绕线式异步电动机, 异步电动机连接尼龙柱销联轴器, 联轴器输出端接相配套的减速器, 1#、2#两台减速器同轴拖动1#卸载滚筒, 3#减速器拖动3#驱动滚筒。
(2) 皮带传输由于其耐磨性差、弹性伸长量大、易燃、易断等材料特性以及输送距离远而易出现的跑偏, 同时考虑到工作的可靠性和人生的安全性, 设置必要的保护装置及其重要, 原皮带保护装置已经设有速度保护、皮带打滑保护、堆煤保护、跑偏保护、烟雾温度保护, 但是随着生产的进行, 不断出现新的问题, 所以保护装置有待完善。
(3) GG-1A型高压配电柜维修不方便, 经常耽误生产, 随着技术更新, 需要改造。
(4) JR136-4型绕线式异步电动机采用串联频敏电阻直接启动, 启动电流大, 对电网冲击负荷大, 严重影响电网的平衡, 而且由于电刷会产生火花, 有火灾、爆炸危险。电机使用时间长, 绕组整体绝缘老化, 也有得存在局部线圈有故障, 电机运行温度高。
(5) 减速器轴封结构设计不合理, 采用油沟、毡圈式轴封结构, 组装时使毛毡受压缩产生变形, 而将结合面缝隙密封起来。但由于毛毡的补偿性能极差, 密封在短时间内失效, 所以此时回油孔存在堵塞现象, 很难发挥作用, 在高温作用下, 内部压强过高, 使油从接合缝隙中流出, 产生漏油现象, 因此产生过轴承断裂和齿轮折断、齿轮磨损严重情况。
(6) 主井皮带运输系统是一个低速、负荷大、受力波动性大的一种工作场景, 而原系统采用的是一种抗剪能力差和补偿两轴线偏移能力差的尼龙柱销式联轴器, 工作可靠性差, 属于淘汰产品。
(7) 电机调速系统采用的是变极调速, 同步性差且出力不均匀。
2 系统重新设计方案
2.1 主井皮带运输驱动装置
主井皮带驱动装置通过1#、2#两台鼠笼式异步电动机驱动卸载滚筒, 3#鼠笼异步电动机单独驱动驱动滚筒, 减速器更新为行星减速器, 具有反向自锁功能。制动器采用液力耦合制动器, 设备简单且效率高、减速器输出端由尼龙柱销式联轴器变为蛇形弹簧联轴器, 安装和更新了KPT1系列跑偏开关、ZL-A/B型胶囊式输送带纵向撕裂保护装置、LDM-X型溜槽堵塞器、DH-III型胶带速度检测装置, GAD100矿用本安型张丽传感器、KUJ10/18 (D) 矿用本安型双向急停开关、GQQO。1 (D) 矿用本安型烟雾传感器、GUJ30矿用堆煤传感器、CEJ15/30 (D) 跑偏传感器、GWP100 (D) 温度传感器, 并皮带钢丝绳芯探伤扫描仪, 皮带驱动装置示意图如图1所示:
2.2 电控系统
在配电站设置KYN-28 (VS1) 型高压开关柜, 通过电缆沟输送至选煤厂皮带机尾室, 采用双回路供电, 提高供电的供电等级, 机尾室设置低压开关柜, 接受高压柜供电并提供电机电源, 电机的启停通过PLC以交直交的形式进行主回路控制, PLC通过命令传递给变频器, 变频器直接接电机, 实现远方控制与软启动, 并且通过互感器采集信号至PLC从而进行过载、短路、欠电压、断相等保护。PLC同时接有UPS电源, 实现不间断供电保护, 为了实现上位机控制和监控, PLC的通信端子同调度室的电脑相连, 实现对卸载滚筒、驱动滚筒、溜煤眼、皮带机尾等多处重要位置和设备实时监控。减速器安装有稀油润滑油温度控制, 当温度高于8度时, 加温开启, 当温度高于50度时, 冷却开启, 当高于80度时, 报警并停机;同时安装有轴承温度控制, 温度高于80度时, 报警并停机;又安装了轴承水平、垂直振动传感器。为了确保工作安全, 还设置了皮带沿线拉线开关以及瓦斯浓度保护装置, 实现设备的紧急停运。
3 技术改造前后系统对比
3.1 供电系统
3.1.1 电源装置
高压开关柜由原来的固定性GG-1A更新为KYN-28 (VS1) 型, 实现了断路器的关门操作。不关闭断路器室门, 手车不能操作。断路器在工作位置实现手动紧急分闸, 手动进击分闸装置在开关柜工作状态时将分闸推杆旋转到工作位置, 并停在工作位置, 在需用紧急分闸断路器时, 直接推动按钮实现紧急分闸。改变平板式门结构为立体式门结构, 中间突出具有立体感, 新设计了的五爪式门铰链, 克服了前门掉角的现象, 将原来的螺钉式门锁改为拉把式门锁, 使门的开启更加方便快捷。增加了操作程序标识牌, 提醒员工按正常程序操作。
3.1.2 变频调速装置
由KYN-28 (VS1) 高压开关柜供给3台变频器柜电源, 变频器柜又直接供给3台YB400S2-4型6KV、220k W鼠笼式电动机。同技改前的串联频敏电阻的绕线式电机控制系统相比有如下优点:
(1) 变频器在节能方面要优于绕线式电机转子串电阻调速, 变频器可根据实际工况进行自动调节, 当负荷重时, 输出转矩高, 负荷小时输出转矩小。
(2) 变频器调速可以把其中一台电机设为主机, 其他设为从机, 实现多级联动同步运行。主机根据运行工况, 进行速度、转矩的自动调节, 并把信号传送至主控台的PLC和变频柜, PLC通过数据线又把信息传递给从动机, 从机按照主机发送来的信号进行自我调节, 使三台电机在不同的工况下, 都能进行自我调节且具有相同的运行参数, 从而达到三台变频器的功率平衡。
(3) 采用变频器可以实现小电流大扭矩, 启动时对电网的冲击小。
3.2 PLC控制系统
PLC通过数据通信, 实现上位机24小时对皮带运行过程中变频器调速系统相关数据进行实时采集、监控。同时, 上位机也可对101皮带、皮带保护、制动器、变频器、电机实现远程集中控制。通过PLC可以把皮带保护、驱动数据在线监测可靠性写入到程序, 出现故障时进行诊断、报警, 提高设备运行可靠性。通过远程监控可以减少现场维护数据采集、监控的工作量和提高安全系数。
3.3 皮带综合保护装置
安装和更新了KPT1系列跑偏开关、ZL-A/B型胶囊式输送带纵向撕裂保护装置、LDM-X型溜槽堵塞器、DH-III型胶带速度检测装置, GAD100矿用本安型张丽传感器、KUJ10/18 (D) 矿用本安型双向急停开关、GQQO。1 (D) 矿用本安型烟雾传感器、GUJ30矿用堆煤传感器、CEJ15/30 (D) 跑偏传感器、GWP100 (D) 温度传感器, 并皮带钢丝绳芯探伤扫描仪, 并把保护装置的信号接至PLC控制系统, 实现保护装置的自动控制和报警系统, 并且可以实时进行在线监测。
3.4 驱动装置更新
(1) 由原来的JR136-4型绕线式异步电动机换为YB400S2-4鼠笼型异步电动机, 有利于节能和功率、速度的同步控制。
(2) 由原来的ZL115-31.5型减速器更换为S3SH12A型减速器, S3SH12A型减速器工作可靠性好, 使用寿命长, 结构紧凑。由上下分箱式改为端盖接合式, 抗冲击能力显著提高, 内部轴承、齿轮损坏率降低, 由于接合面积减少, 也降低了油液的渗漏。
(3) 减速器的输入输出轴由原来的尼龙销联轴器改为蛇形联轴器, 抗剪能力得到大幅提高, 同时同轴度补偿增大, 由于剪力靠嵌入的蛇形片变形来实现, 所以运行平稳。改造后, 稳定性提高, 维修量减少。
3.5 驱动装置运行数据在线监测
安装有电机温度传感器、轴承水平、垂直振动传感器;减速器箱内装有油位、油温传感器, 轴承水平、垂直传感器, 轴承温度传感器, 对驱动装置的关键部位安装有运行速度、驱动力等参数监测装置, 实现数据的远程监测和自动控制, 实现设备故障的预防和紧急停机。
3.6 供电系统线缆
为符合《煤矿安全规程》, 把主电缆和控制、监测电缆全部更换为有煤安标志的电缆, 确保供电安全。
3.7 在线监测监控装置
为了方便管理, 在配电室、三套驱动滚筒、减速器、电机及溜煤口处安装了防暴摄像头, 将采集的信号传至控制室的显示器上。
4 总结
本课题根据西曲矿主井皮带技术设备落后的实际情况, 依据现代化矿井主井皮带建设的技术要求, 合理的对西曲矿的主井皮带进行了改造, 并圆满完成了改造过程中的一系列技术难题, 为矿井的不间断生产打下了坚实的基础。
摘要：根据西曲矿主井皮带设备严重落后的事实, 对整个主井皮带的运输系统进行升级改造, 基于对PLC、变频器以及传感器的设计、使用, 使整套设备的稳定性和可靠性得到优化, 从而减少设备的维护量, 提高设备的运转率, 降低生产隐患, 有利于矿井的不间断生产。
关键词：主井皮带,PLC,变频器,传感器
参考文献
[1]胡向东, 等.智能检测技术与系统[M].北京:高等教育出版社, 2008.
[2]国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程[S].北京:煤炭工业出版社, 2009.
[3]冀汶莉.煤矿安全综合监控系统的数据集成与应用研究[D].西安科技大学, 2005.
浅析矿井主井皮带机电控系统改造 篇2
1 主井皮带机电控系统改造前的状况
跃进煤矿始建于1958年, 主要经营煤炭的开采, 其主井皮带机旧电控系统提升能力设计小, 设备陈旧、技术落后, 存在着很多的问题:
1.1 电控系统故障率偏高
皮带机易出现故障的两个部分:电气部分和机械部分。一是, 该电控系统电气部分中的任何一块插件或者任何一个焊接点出现故障, 都会引起整个皮带机的电控系统不能正常运转, 导致突然紧急停车。二是, 该电控系统机械部分使用时间较长, 设备零部件不同程度出现磨损、疲劳、老化, 故障率不断上升, 给安全埋下隐患。
1.2 皮带运行中电控系统稳定性差
皮带在运行中, 由于受到煤炭湿度及皮带阻力的变化等因素影响, 引起电控系统稳定性的变化, 皮带易出现上下震动, 造成煤屑洒落, 需要人员经常清理。同时, 由于皮带震动, 已造成跑偏, 维修人员需要经常根据现场情况对其进行调试维护, 这会严重阻碍矿井的安全生产。
1.3 启动制动时间长, 可靠性差
在实际的工作中, 由于皮带机的启动加速, 再到减速停止等环节都是皮带司机通过信号联系操作控制按钮来完成的, 因此, 操作程序相当麻烦。而且, 在加速和减速阶段电机负荷大使的工作电压极不稳定, 致使电控系统可靠性大大下降, 导致皮带机运行时间加长。
2 主井皮带机电控系统改造方案
2.1 主井皮带机电控系统改造的主要设备
1) 主控部分。新系统的控制部分采用焦作华飞生产的高性能主控台, 使用FX2N型可编程控制器做为系统的主控核心, 并配以检测、控制模块, 完成对皮带机运行过程中的闭锁控制、加速电流时间控制、速度闭环控制、各种情况下的安全保护和各种工作状态显示。
2) 直流调速部分。采用西门子公司的6RA70直流调速装置向直流电机电枢供电, 实现对电机启动、调速等过程控制。同时, 该装置上设置有OP1S操作面板, 具有运行参数的实时显示, 运行故障查询和参数设定功能。
3) 皮带机保护监测部分。新系统在皮带机头增设了下煤位保护、低速打滑保护、跑偏保护、温度保护、烟雾保护等多种保护功能。同时, 新系统还设有声光监测信号, 对皮带机的不同工作状态进行不同的声光信号表示。该保护监测部分具有显示直观、性能可靠, 安全简单, 使用方便等特点, 完全满足煤矿安全规程的要求。
2.2 电控系统改造方案实施的步骤
1) 采用日本三菱公司的FX2N型PLC作主控器件, 配以转换、监测模块组成主控台代替原来电控系统的主控屏、操作台。
2) 皮带机电机测速装置采用测速编码器代替原测速发电机, 其具有高精度、高速、连续测量等优点。
3) 利用PLC扩展接口, 增加皮带保护功能, 并将脱槽、局部过载等保护进行区分。
4) 新系统操作台中增设了双投开关, 可以选择两套电控中任意一套使用 (包括显示, 安全控制等) , 此开关操作方便, 简单明了。
3 改造后的皮带机电控系统主要功能特点
1) 新系统控制精度高, 运行稳定, 安全保护功能齐全, 维护检修方便。直流调速装置的操作面板可方便地实现调速装置的功能、参数设定, 方便快捷;主控台触摸屏可实现系统中各种参数的显示、梯形图状态显示、皮带机速度动态显示等, 并为以后系统功能的扩展留下了充分的余地。
2) 皮带机电机启动平稳, 无冲击, 同步性较好, 能够自动达到功率平衡, 降低了电机的噪音和故障率。
3) 可实现控制系统的自捡、报警、信号记忆及相应的图文、数字显示、查询和打印功能。
4) 新系统现场变更控制内容十分简单, 安装调试容易。关键器件采用高可靠性进口产品, 电子元件全部进行老化筛选, 保证了产品质量。采用模块式结构, 一旦电路出现故障, 可快速更改, 不影响生产。
5) 新系统设备构成简单可靠, 体积小重量轻, 减少了基建投资。
6) 新系统中PLC留有不少于10%的扩展余度, 以备将来增加新的要求, 并能根据现场情况随时增加相应功能。
4 效果分析
1) 故障率较以前明显下降, 从新电控投入运行以来, 由于电控元件故障由原来每周10小时降为每周3小时。原设备常发生电控故障的事故停机几乎不存在。维修工由3人减小至1人。新电控采用集成电路控制使我矿主井提运设备正常运行时间有效延长, 提升能力比原来提高了5%左右。
2) 平衡性能和调速性能大大提高。原有设备经常出现起动, 变速过程中抖动大, 甚至出现煤量大时起动瞬间下滑。新电控使用后, 起动速度平稳, 不再出现打滑现象。可见直流闭环控制, 双CPU控制大大改善提升机状况。
3) 实现了两套电控由一个操作台控制, 两套系统互为备用的难题。两套电控系统内部作用部件、参数相同, 通过合理调试试验, 两套系统能够兼容, 共用一个操作台。
4) 实现了四象限运行。对新机进行四象限运行试验, 通过测试发电回馈状态完好。同时, 控制柜采用集成化、数字化, 能有效提高减能节耗指标, 据统计每月节电1.9万度 (0.8万元) 。对我矿总体节能有很大推进作用。
该主机皮带机电控系统改造后, 实现了可靠的运行。不仅提高了我矿自动化管理水平, 还提高矿井的抗灾能力, 保证了职工人身安全, 还获得了良好的经济效益。
参考文献
[1]金丰民.带式输送机实用技术.冶金工业出版社.
[2]李发海, 王岩.电机与拖动基础.清华大学出版社.
主井电控系统论文 篇3
靖远煤电集团有限责任公司红会一矿主井带式输送机原采用双滚筒2×355 kW/6 kV高压电动机带动可调液力耦合器驱动主井胶带运行,该输送机参数:带宽为1 000 mm,运量为600 t/h,带速为2.5 m/s,带长为768 m,倾角为17°;驱动形式为双电动机驱动双主滚筒。因节能需求,该矿于2008年决定对该输送机电控系统进行变频改造。改造要求:2台主电动机必须功率平衡,在满载条件下,保证启动、停车稳定;启动时要做到零转矩满力矩条件下松闸,避免胶带重载下滑;变频器产生的高频谐波对电网的干扰和污染必须符合国家规定的标准。
通过对该矿生产条件、生产工艺流程和设备及电网现有条件的调研,选用了德国ABB公司ACS800-07-0400-7变频器。该变频器采用主从力矩控制模式,保证了2台主电动机的功率平衡。变频电动机选用2台上海南洋电动机厂生产的YTSP400L1355 kW/4P电动机,变压器选用北京新华都生产的移相变压器。改造后的带式输送机电控系统结构如图1所示。
1 ACS800变频器控制原理
1.1 直接转矩控制技术
直接转矩控制(DTC)依赖于精确的电动机模型,并通过对电动机参数的自动识别,确定实际的定子阻抗、互感、漏感、饱和因数、电动机惯量等重要参数,实时计算出电动机的实际转矩、定子磁链和转子速度,由磁链和转矩的控制产生PWM信号,从而对变频器的开关元件进行控制。
ABB公司买断了直接转矩控制专利技术,在ACS800变频器中增加了电动机识别和电动机辨识运行工序,即在首次启动电动机时,电动机在零速时励磁几秒钟以建立电动机模型。变频器采集存储电动机在运行过程中的定子阻抗、磁通量、定子和转子的互感、漏感、饱和因数、惯量、直流母线电压、开关状态、电流等,计算后建立电动机数学模型并得出一组精确的电动机转矩和定子磁通实际值,直接控制输出单元开关状态。其控制转矩间隔时间仅为25 μs[1]。 ACS800变频器直接转矩控制原理如图2所示。
1.2 主从控制技术
主从控制是2台以上变频器共同驱动同一负载时的控制方式。多台ACS800变频器驱动同一负载时采用建立在每台直接转矩控制基础上的主从控制方式,外部信号只与设为主机的变频器相连,主机通过光纤将从机控制字和给定值(转速和转矩给定值)广播给所有从机,实现对从机的控制(从机不向主机发送任何数据)。从机发生故障时通过连接主机使能信号使主、从机停止运行[2]。
红会一矿主井带式输送机的双电动机驱动双主滚筒驱动方式属于高强胶带连接方式,采用主从力矩控制最合适。主机通过比较给定速度和实际速度,经速度PI调节器得到转矩给定值,该值经频率、直流电压、功率、转矩限幅后,分别送给主从2台变频器作为给定转矩值。该值经滞环比较器处理后,得到最优的PWM信号来驱动各自逆变器的开关元件,从而实现主机和从机负载转矩的平衡分配。
从机采用转矩控制,其转速由主机速度和机械耦合度共同决定。当机械耦合紧密时,从机速度保持与主机同步;当由于机械原因导致耦合度变差时,从机实际负载转矩减少,来自主机的给定转矩大于从机的实际转矩,从而引起从机转速迅速升高,直到达到从机转速的限幅值。针对该问题,ACS800变频器设置了速度窗口功能,当从机速度高于速度给定限值时,激活从机转速PI调节器,使从机由转矩控制方式自动转变为速度控制方式,从机转速PI调节器输出值与主机转矩给定值的和作为最终的从机转矩给定值,从而可保证从机转速限制在窗口限定范围之内[3]。从机跟随主机转矩给定的控制原理如图3所示。
2 改造后系统运行中存在的问题及解决办法
2008年6月,改造后的主井带式输送机电控系统安装调试,7月运行出煤,节能效果明显,现场环境噪音大大下降,启动冲击张力减小,启动过程平稳,延长了胶带和输送机寿命。但该输送机电控系统运行4年来,也出现了以下问题。
(1) 供电电压过低,造成变频器自身保护,无法开车
由于矿区35/10 kV电网输出电压波动较大,在高峰负荷时,变频器输入电压小于额定输入电压的90%时,ACS800变频器内部保护动作,使主井带式输送机无法正常开车。
该问题有2种解决办法:(1) 把矿区35 kV变压器输出调高5%使其满足ACS800变频器要求;(2) 让ABB公司改动ACS800变频器电压保护值。因与ABB公司联系改动参数时间周期较长,矿方将矿区35 kV变压器输出调高后解决了该问题。
(2) 运行半年,IGBT开关组件烧坏
由于西北少水,空气干燥,主井带式输送机头卸煤点粉尘非常大,虽然矿上建立了单独的变频器室,但煤尘仍然飞入变频器室内,检查发现IGBT组件散热通风隔离金属网眼被煤尘堵住,通风量很小,导致IGBT散热能力急剧下降。因此,矿方加强了对散热通风网的清洁管理,每天检修班必须清理散热隔离罩上的灰尘。落实这一措施后,4年来再未发生IGBT开关组件烧坏的现象。
(3) 确认变频器在力矩运行模式下自动变换到速度运行模式的极限条件
ACS800变频器在力矩运行模式下,设置速度窗口时允许各电动机转速上有些差异,在2台电动机转速差距超过某设定值时,控制系统自动切换为速度运行模式,即让从机做速度跟随。在速度运行模式下,允许2台电动机力矩不相等。但如果力矩运行模式切换到速度运行模式所允许开小窗口限值太大,即速度相差太大,且负荷太大的情况下,运行模式切换时两电动机速度差值过大导致一台电动机电流超限,致使对应变频器停止运行;若窗口开得太小,则又会造成力矩运行模式不稳定,无法工作[4]。
该矿原先2台驱动滚筒参数差异不大,ACS800变频器速度窗口值为6.5%额定速度。但改造后的主井带式输送机电控系统运行2年后,主驱动滚筒包胶磨损严重,矿上决定更换主驱动滚筒,由于维修经费紧张,2只滚筒开始只更换了1只新滚筒。新滚筒加包胶后使其直径大了近10 cm,在力矩控制模式下,2个滚筒角速度一样,但胶带线速度差异累计太大,运行累计速度误差常会大于6.5%。在力矩运行模式下测出速度误差大于6.5%则自动切换为速度运行模式,带式输送机在重载情况下常会使一台电动机力矩超限造成该台变频器自我保护,停止工作,造成系统停车。由于更换旧滚筒订货加工周期在3个月以上,为了确保矿上生产出煤,笔者对力矩运行模式切换到速度控制模式的速度窗口进行改小设置,经多次试验,认为速度误差大于2%时切换到速度模式运行比较合适,此时2台电动机速度误差不大,不会导致调整中的力矩差异太大使变频器保护动作,实现了力矩运行稳定状态下短暂速度调整,保证了矿上的正常生产。
3 结语
改造后的主井带式输送机电控系统在红会一矿应用后,电动机功率因数达到0.9以上,节电效果大约为8%,由于实现了软启动,带式输送机运行平稳,大大减少了其机械部分的检修量。
摘要：针对某煤矿主井带式输送机的节能改造需求,提出了该输送机电控系统的变频改造方案,介绍了改造后系统结构及其采用的ACS800变频器的控制原理,分析了改造后系统在实际应用中存在的问题及相应的解决办法。
关键词：主井带式输送机,变频器,直接转矩控制,主从控制,力矩控制,速度控制,DTC
参考文献
[1]陈伯时.电力拖动制动控制系统[M].3版.北京:机械工业出版社,2003.
[2]李永东.交流电机数字控制系统[M].北京:机械工业出版社,2002.
[3]陈伯时,陈敏逊.交流调速系统[M].北京:机械工业出版社,1998.
主井电控系统论文 篇4
提升机是煤矿非常重要的设备, 不但提升运送人员、下放物料, 还担负着提升煤炭和矸石等重要使命。电控设备是矿井提升系统的重要组成部分, 由于提升机长期连续运转, 其安全可靠运行直接影响矿井的正常生产和煤矿企业的经济效益。南山煤矿是1937年开采的老矿, 1970年10月由斜井群改造成立井进行生产, 使用的立井绞车为型立井缠绕式苏式绞车, 提升主电机为YR215/31-24型绕线式电动机, 2×630 k W双机拖动。这台苏式提升绞车电控系统由电磁继电式逻辑电路构成, 这套电控系统采用继电器-接触器方式切换转子电阻调速, 设备使用效率低, 可靠性差, 设备老化, 技术落后, 连续运行30多年, 故障率高, 维修量大, 排查故障难, 不能适应煤矿生产的需求。国家安全生产监督管理总局、国家煤矿安全监察局2008年发布的《禁止井工煤矿使用的设备及工艺目录 (第二批) 》已将该提升绞车电控列为禁止井工煤矿使用的产品。
1 原控制系统存在的主要问题
(1) 控制系统开关柜使用油断路器, 容易造成火灾事故, 人工手动停送电, 不安全, 不可靠, 保护功能不完善。
(2) 控制系统频繁启动, 造成空气接触器动触头和静触头非常容易被烧损, 日常检修工作量大, 产生噪音也比较大, 经常出现故障而影响生产。
(3) 控制系统运行多年绝缘老化, 使用继电器非常多, 造成触点非常多, 接线非常多, 非常复杂, 故障非常多且查找、排除故障比较困难。
(4) 调试性能差, 减速后需再次人工操作, 控制提升速度操作难度大, 速度不平稳, 有时还需制动闸参与控制, 对提升系统的冲击较大。
(5) 控制系统安全回路没有实现双线制, 不可靠。
2 改造的目的
按照国家安全生产监督管理总局、国家煤矿安全监察局2008年下发的《禁止井工煤矿使用的设备及工艺目录 (第二批) 》文件要求, 为解决南山煤矿老提升绞车电控存在的性能可靠性差、接触器触头易烧毁、故障率高、维护量大、维修困难、系统功能不完备、参数标定困难、能耗高、效率低、噪声大等诸多缺陷问题, 采用PLC工业控制计算机、可编程序控制器技术, 对该提升机电控系统进行技术改造, 提高了矿井提升机安全性和工业计算机控制自动化水平, 使提升机可靠性和抗干扰能力增强, 功能更加完善, 维修更加方便, 保证提升机安全高效运转。
3 改造方案
(1) 将原高压开关柜更换为吉林永大生产的技术先进、保护齐全、配有永磁开关操作机构及真空断路器的高压开关柜。真空断路器内部装设欠电压脱扣器永磁机构, 更加容易进行手动分闸, 并提高了可靠性, 永磁开关操作机构分闸和弹簧分闸相结合, 使分闸速度更快。
(2) 将原来的电阻调速方式更换成可控硅控制, 实现了无触点、大功率可控硅控制, 使提升机运行更加稳定、更加可靠, 维修、维护更加方便, 更加实用。
(3) 使用了工业控制计算机进行控制, 实现了所需数据的采集和控制功能, 软硬件配置, 简洁合理, 控制准确, 操作方便, 故障率低, 提高了系统的稳定性、可靠性, 抗干扰能力增强, 智能化水平得到了极大的提升。
(4) 把原高压换向接触器换成了天津深蓝设备厂生产的高压真空换向柜, 高压真空换向柜通过控制提升机电机定子供电电源相序, 进行提升机正反转控制, 同时动力制动或低频电流的投入控制, 实现提升机的电气制动。
(5) 主电机无需变动, 转子电阻仍然保留, 工期短, 造价较低, 较适合生产矿井改造的需要。
4 改造后的效果
(1) 采用的吉林永大生产的真空断路器高压开关柜, 技术先进, 保护功能齐全灵敏可靠。永磁开关操作机构操作方便可靠并配有微型PLC显示装置, 对高压开关柜的运行实时监控, 随时可以查询运行状况, 具有故障记忆功能。
(2) 采用了大功率无触点的可控硅转子电阻调速控制柜, 它具有占地面积小、动作可靠、故障率低、外部接线简单、运行无噪音的优点。
(3) 采用了天津深蓝电控设备厂生产的高压真空换向柜, 占地面积小, 具有动作安全可靠、震动小、噪音低、故障率低, 正反向接触器之间设有电气联锁及程序闭锁功能等特点, 消除了因动静触头烧蚀严重, 易烧毁、故障率高、维修量大等问题。
(4) 采用了研华科技610H工控机, 实现了智能化控制。主工控机对提升行程检测电路, 提升速度检测, 高压主电路及其他设备的各种信号, 进行数据监测和处理, 同时对提升机相关设备的工作状况进行监控, 控制主电机的启动、减速、停车;副工控机也具备主控机所有的功能, 实现冗余控制, 具有2套以上完全独立的深度、速度检测及采样通道, 确保减速、速度包络线保护、速度定点检测保护、安全回路、过卷保护等均能实现两个通道以上的冗余串联控制, 提高了效率, 保证了安全可靠运转, 同时调试比较简单, 减少了维修量。具体的智能化控制: (1) 应用了轴编码器, 提升机的运行过程、运行速度、油压力等实现了数字化。提升机司机对手动控制器和主令控制器操作起来更加方便, 控制更加准确, 并且故障率大大降低。绞车的各种动、静状态参数都能在操纵台前的显示屏上显示, 便于查询提升过程中的故障状态和故障原因。 (2) 由于工业控制计算机采用了编程软件化设计, 将原提升机的运行工况通过编程软件实现, 使原来控制系统硬件造成的故障明显减少, 保证了系统的稳定性。 (3) 将原来提升机减速保护功能、过卷保护功能、闸间隙保护功能、过电流保护功能、欠电压保护功能等等编辑集成为不同作用的电路模块, 如调整闸间隙模块、电压检测模块, 使处理提升机故障的时间大大缩短。 (4) 采用了主、副2套工控机相互冗余, 构成了安全回路双线制。 (5) 对原来提升机电控系统进行改造的关键环节就是主工控机, 它不但把提升机运行过程检测电路、提升机运行速度检测、主要高压电路及各种数据监测、各种信号检测进行综合处理, 还同时监控、控制主电动机停止、启动、减速等相关设备的工作状况, 确保提升机在运行过程中的安全。 (6) 主工控机所有的功能, 副工控机也完全具备。也就是说, 主工控机和副工控机冗余控制得以实现, 改造后控制系统的采样通道、速度检测、深度检测已具有2套以上, 保证了提升机减速保护、速度定点监测保护、安全回路保护、过卷保护等关键控制环节两个通道以上的冗余串联控制得以实现, 使提升机的安全性、可靠性得到显著提高。 (7) 把原来的过卷保护开关、减速保护开关接到控制系统之中, 保证了安全, 提高了控制系统的准确性和安全可靠性。
5 结语
南山煤矿老主井HKM3型提升机电控系统改造后, 消除了原提升机电控系统存在的性能可靠性差、接触器触头易烧毁、故障率高、维护量大、维修困难、系统功能不完备、参数标定困难、能耗高、效率低、噪声大等诸多缺陷问题, 使提升机的安全可靠性得到很大提高, 减少了电控系统故障, 减少了维修量, 保证了主提升的安全高效运转。
摘要：鹤岗矿业集团公司南山煤矿老主井提升机运行30多年, 电控系统存在陈旧老化、技术落后、故障率高、生产效率低等诸多问题。为实现安全高效生产该矿对电控系统进行了技术改造。通过采用天津深蓝先进的交流电控设备, 实现了工控机智能化控制, 消除了原电控系统存在的问题, 提高了提升机效率和安全可靠性, 满足了矿井的安全生产需要。