北宿煤礦二號副井電控系統改造

王春梅,呂子明

摘要 本文介紹了北宿煤礦二號副井提升機TKD型電控系統圖存在的缺陷，詳細介紹了改造后的新電控系統的應用情況。實踐證明新電控系統安全可靠，設備簡潔，故障率地，效益明顯。

關鍵詞 提升系統電控；改造；效果；控制；界面；自診斷

中圖分類號TD6 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2011）43-0120-01

北宿煤礦二號副井井筒深度為269.7m，用來提升人員、矸石、物料和設備，提升機是洛陽礦山機械廠70年代生產的2JK-3/20型纏繞式提升機，選用三相異步電機，電機功率400kW。提升機電控系統是洛陽礦生產的老TKD型電控，通過采用外部串電阻調速的交流繞線轉子異步電動機提供動力。這種電控系統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的控制盤，配以完成速度閉環控制的磁放大器，閉環自動控制器等元器件組成硬接線式的電氣控制系統，完成提升整個過程的控制。這種系統存在許多先天性缺陷，從而影響整個提升系統特性的發揮，提升機電控經常出現故障，既無法完全保證提升人員的安全性，又因事故率頻發影響了矸石、原料的提升，不適應礦井自動化裝備要求。

1 改造前提升機電空系統存在的缺陷

1）關鍵備件、備品的廠家已經不再生產，造成備件缺乏；

2）設備老化，故障率高，可靠性差；

3）低頻拖動系統故障頻繁，維護困難；

4）系統安全保護環節不全面，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；

5）調速性能差，機械沖擊大；

6）沒有良好的調節控制程序，調速性能不理想。

這些問題的存在與現在礦井的發展極不協調，一套全新的電控系統代替老系統是非常必要的，因此，在2007年春節，北宿煤礦對二號副井提升機電控系統進行了改造。

2 電控系統選型

進過比較，我們選用了由東方公司生產的TS3A全數字自動化提升電控系統，此系統是具有人機界面友好、操作維護方便等特點，采用直流驅動，使設備的先進性和可靠性有了很大提高。

1）運行更加經濟。全數字自動化提升電控系統運行效率高，無功能耗要比TKD系統低，每年能節約大量電能、維修量減少的同時也減少了維修費用，比TKD系統更加經濟適用；

2）全數字自動化提升電控系統使用的硬件結構簡單、可靠性高，大大降低了故障產生的頻率、減少了維修量。采用PLC可編程軟件控制系統對提升機運行過程中的提升速度、提升時間、安全保護裝置工作狀態、提升機工作狀態等進行控制。由于主要是從軟件方面對提升機進行控制，使系統運行更加平穩，減少了對軟、硬件系統的沖擊；

3）基本控制單元模塊化，控制精度高，工作穩定性好。此控制系統將多個功能集成為不同的控制模塊，如：可調閘控制模塊、速度控制模塊、數字、模擬量輸入、輸出等模塊，替換了TKD系統中的磁放大器、電磁繼電器等元件，使整個硬件系統具有配置簡單、器件性能穩定、運行安全等優點。全數字調控電控系統設有微處理器，整個功能與調速模型由軟件完成，控制參數具有自我調節功能，所以控制精度高；

4）2套可編程控制器對提升過程進行數字行程控制，確保運行安全。主控PLC選擇西門子S7-400產品，行程監控選擇西門子S7-400 PLC，兩者與上位機一起構成系統的上級網絡。3個編碼器將脈沖信號本別送入主控S7-400 PLC和輔控S7-400 PLC中，經S7-400 PLC處理后，轉換成容器提升位置，形成按行程給定速度運行曲線，當3個編碼器經校正后不在同一高度時，系統顯示編碼器故障，提升機不能運行。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總的安全回路。主控S7-400安全回路完成設備狀態和系統保護等主要保護；輔控S7-400安全回路完成對系統行程的保護；繼電器安全回路完成對制動系統、潤滑系統的保護。主、輔控安全回路和硬件安全回路相互配合，完全滿足《煤礦安全規程》中對提升機電控系統對安全回路的要求；

5）適用的人機界面監控系統。上位機監視程序，采用支持VisualC的WINCC監控軟件包。WINCC是強大的HMI/SCADA系統，可以對整個運行過程進行圖形監控、數據采集和管理，實現對系統工作流程畫面、裝卸載系統畫面、高壓配電畫面、低壓配電畫面、運行曲線畫面、液壓制動系統畫面、驅動控制系統畫面、故障報警畫面，以及報表等畫面的設計開發、編程。利用WINCC監控系統，將提升機的運行速度、加速度、減速度、電樞電流、可調閘電流、變壓器運行溫度、高壓電實時電壓等運行參數和狀態動態的顯示在屏幕上，各種運行狀態顯示界面可以通過鼠標進行切換，提升機司機和維修人員可以很直觀的觀察到整個系統的運行情況。當發生故障時，能通過軟件系統自身具有的控制程序，自動判斷故障類型，故障類型可以在故障信息界面中顯示，同時還有語音報警，提醒司機系統運行異常，好立即通知維修人員進行維修。因為故障信息中有系統故障顯示，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間，有效提高了原煤提升量；

6）故障自診斷能力強，大大降低使用維護成本。全數字自動化提升電控系統，所有硬件的工作狀態可通過軟件進行反映，軟件的運行情況也可通過硬件來監視，這樣系統所有故障都能夠通過人機界面顯示，維護方便；

7）具有很好的可擴展性。全數字自動化提升電控系統硬件采用以控制總線進行聯系的模塊化結構，整個運行過程中所有硬件的運行情況監控都是通過軟件來完成的，在系統投入運行后，隨著科學技術的發展和系統要求的提高，可以進行功能的擴展，具有較高的運行靈活性；

8）可與其他系統聯網，實現礦井的綜合信息化管理。全數字調速電控系統采用標準的工業現場總線或工業控制網絡，可以方便的將該控制系統與礦調度信息控制網絡進行連接，把系統的運行參數、運行狀態傳遞到控制中心，便于實現綜合信息化管理；

9）由于全數字自動化提升電控系統硬件結構簡單、可靠性高，再加上軟件控制的采用，提升了系統自動化水平，大大降低了故障產生的頻率、減少了維修量，從而增加了提升機總的提升時間，提高了提升效率；又由于維修量減少，操作由手動更新為自動控制，也減輕了提升司機和維修人員的勞動強度。

參考文獻

[1]夏榮海，郝玉琛.礦井提升機械設備[M].徐州：中國礦業學院出版社，1997.