礦井主提升機供電設施遠程監測、監控系統改造

李雅江

摘要：隨著林南倉礦120萬噸達產的深入，原煤產量不斷地增加，從而加大了對提升系統的挑戰。為了保證提升系統的正常運行，杜絕或降低因提升事故對生產的影響，林南倉礦主井提升機交流繞線式雙機系統在原有轉子雙饋變頻系統的基礎上，引進了這一新系統。新系統將與原有系統獨立并互為備用。

關鍵詞：變頻；備用

前言

林南倉礦作為開灤集團的發展型礦井，其生產地位日趨提高，在核定能力之內的產量要求也不斷提高。2008年林南倉礦對原有提升機電控系統進行了自動化更新改造，使其提升能力適應了礦井發展的要求。為了能夠降低因提升系統故障對生產的制約，林南倉礦又引進了一套提升機定子變頻電控系統。新系統與原有轉子雙饋變頻系統互為備用。

1.電控系統總體技術方案

1.1 總體技術方案

本套電控系統采用高壓定子變頻系統，與原有的交流繞線式雙機轉子雙饋變頻系統互為備用。

整個電控系統分為幾個部分：全數字交流變頻調速系統、網絡化操作系統、監控系統。

調速系統： 采用全數字變頻器實現多重化控制，帶回饋制動四象限運行。

網絡化操作系統采用雙PLC雙線制控制；

監控系統采用工控機系統，通過大屏幕真彩液晶顯示器對提升機的運行情況進行實時監控。

1.2系統特點

（1）根據提升機的特點，采用多重化技術的變頻器對交流電機進行調速，回饋制動四象限運行。啟動、停車及加減速平穩，節能、免維護。

（2）采用了全數字速度、電流、位置閉環控制使提升機在任意速度下運行穩定可靠并保持較高的運行效率。

（3）PLC操作控制系統能完成提升機手動、半自動、檢修及應急控制等各種運行方式的控制要求等。

（4）具有三條安全保護回路，其中，軟件安全回路兩條、硬件安全回路一條，關鍵環節采用三重或多重保護。

（5）監控系統采用工控機作為上位機，通過大屏幕液晶彩色顯示器實現多畫面實時監控，多參量數碼及曲線顯示、記錄，各種故障的報警及記錄，所記錄的圖表、曲線多達10天以上所進行的提升循環。

2.系統原理

變頻器采用轉子帶速度反饋的矢量控制技術。在轉子磁場定位坐標下電機定子電流分解成勵磁電流與轉矩電流。維持勵磁電流不變，控制轉矩電流也就控制電機轉矩。電機轉速采用閉環控制。實際運行中給定轉速與實際轉速的差值通過PID調節生成轉矩電流IT。經過矢量變換將IT、IM變換為電機三相給定電流Ia*、Ib*、Ic*，它們與電機運行電流相比較生成三相驅動信號。控制原理框圖如圖。

3.雙PLC提升數控系統

（1）選用雙套不同配置的PLC。雙PLC之間既有軟件上的聯鎖，還有硬件上的聯鎖和看門狗電路，對PLC的運行進行監視，防止因為PLC死機或其他意外原因造成PLC故障時能及時監測并參與安全保護。

（2）主控PLC應用軟件能完成提升機手動、半自動 、檢修、換層、慢動、緊急控制開車等運行方式的控制要求。

（3）實現完善的保護功能，對于全程包絡線超速、過卷、減速等安全保護具有多重獨立保護。

（4）實現數字行程給定功能，定位精度≤|1|cm，并實現數字行程罐位位置顯示，在井筒內設置同步開關對光電編碼器進行同步校正。

3.1 數字（電子）監控器（含在雙plc提升數控系統中）

KTMN-Ⅱ型數字監控器式專為礦井提升機控制設計的部件，不但能夠完全取代老式的機械式監控器實現位置開關的產生、凸輪限速信號的產生、深度位置的指示等功能，還可以進行深度值、速度值、限速值等的指示，通過與主控系統的聯鎖，還可以實現過卷、定點限速、全速過速、減速過速、開車錯向、斷軸保護等另一套安全保護，并可參與到系統控制。

3.2 切換柜

系統6KV電源切換/機械、電氣閉鎖，當高壓變頻器出現故障時，通過系統切換柜完成高壓變頻系統與原系統之間的切換。

3.3上位監控MMI系統

（1）MMI系統配有Windows NT 平臺、全漢字界面；

（2）具有與PLC通訊及礦井管理系統聯網的功能；

（3）監控軟件實現：①提升系統動靜態畫面生成。②具有對提升機系統發生的輕重故障進行診斷和保存，實現了綜合后備保護功能。③各類報表生成、歷史記錄（多于30天）。

3.4軸編碼器與測速發電機

（1）數字監控器的位置信號參與系統的位置閉環控制，并在操作臺上及上位計算機上進行深度及速度顯示。

（2）測速機作為速度保護的另一條線獨立保護，與其他兩路編碼器進行兩-兩相互比較。

（3）數字監控器的位置誤差由裝于井筒中的磁性開關進行雙碼同步校正，確保控制及顯示精度達到1cm以內。

3.5 液壓站控制系統（含在雙plc提升數控系統中）

液壓站控制系統在安全制動過程中實現二級制動功能。

（1）井口兩端的一定距離內，自動將二級制動功能解除，保持一級制動功能；

（2） 獨立的PLC模塊控制，與控制系統通過網絡通訊進行必要的數據交換。

（3）對各電磁閥的工作狀態進行監視，并在上位機上顯示

（4）完成對比例閥或電液調壓閥的控制并實現速度閉環；

4.效果

該系統引進后，降低了因提升故障而對生產造成的影響，保證了主井的正常提升。在引進新系統前，每月因提升故障影響生產平均為6小時，每小時的提升量為45勾，每勾原煤重量為8.5噸，原煤售價為400元/噸。年可創效：45勾/時*6小時/月*12月*8.5噸/勾*400元/噸=1101.6萬元

5.結束語

林南倉礦引進該新系統后，使提升更加安全、可靠，降低了因提升機電控系統故障對生產的影響，保證了礦井正常提升，為林南倉礦的持續高效的發展奠定了基礎。