煤礦主豎井提升及裝載系統優化設計

杜高鑫

（安徽恒源煤電股份有限公司任樓煤礦機電科， 安徽 淮北 235123）

煤礦主豎井提升及裝載系統優化設計

杜高鑫

（安徽恒源煤電股份有限公司任樓煤礦機電科， 安徽 淮北 235123）

針對任樓煤礦主豎井提升及裝載系統效率提升的問題，結合現代PLC控制理論，根據對提升系統電控程序進行S形加減速優化及裝載系統電控優化，實現了主豎井及裝載系統的效率提升。該改進通過現場分析計算來優化運行流程，從修改控制程序及參數出發，在不增加任何設備和投資的情況下，利用科學技術使提升發揮了最大效率，經試驗系統運行檢測準確，處理方法合理，使主井自動化提升系統效率最大化，運行更安全可靠。

主豎井提升；裝載系統；電控優化

安徽恒源股份有限公司任樓煤礦始建于1984年，1994年投產，初始設計能力為150萬t/年，后經改擴建生產能力提升，2011年核定年生產能力為282萬t/年。任樓煤礦主豎井提升系統采用塔式多繩摩擦提升機，提升電控采用直流電控系統，箕斗載重16.8t。該礦主提升電控系統采用的是瑞典ABB公司生產的直流傳動控制系統，但是因為原設計程序和實際運行流程存在差異，特別是在加速和減速時控制程序的設計在現實運行中存在缺陷，導致在加、減速時主要設備震動及沖擊大，影響到提升系統的減速器的安全運行。另外，進入2015年下半年以來礦井生產任務日益加重，對提升設備的要求逐漸顯現。如何提高主井提升系統的效率及減少提升機運行時對提升設備的機械沖擊，成為一個急需解決的問題。

1 設計思路

根據對提升機運行和裝煤的實際流程和控制程序認真分析，發現通過優化提升機的電控程序和裝卸載信號系統程序，可直接提高設備可靠性，縮短提升周期，使提升設備發揮最大效率。經過對任樓礦主井電氣原理和絞車實際運行速度電流曲線進行了認真的分析和研究，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間來實現效率提升。通過試驗，單純的減小提升機加速度和減速度，會延長提升周期時間對原煤小時提升量影響很大，而且震動減小不明顯。單獨減少裝卸載站的裝煤時間，也會造成裝煤不能完成的現象。為解決這些問題，決定分別從提升機電控系統及信號裝載系統兩方面開始，修改電控程序，優化絞車加減速性能，縮減提升機在加、減速階段對提升設備的機械沖擊，通過修改信號裝載系統程序，優化信號裝卸載流程，縮短提升裝載周期，最終實現任樓煤礦主豎井提升及裝載系統的優化。

2 提升機電控優化設計

2.1 對ABB電控程序進行S形加減速優化

（1）設置S形加減速優化所需距離。

（2）設置S形加減速優化所需時間。設置S形加減速優化時間。S形加速開始時間：自動時3s，手動時3s。S形加速結束時間：自動時4s，手動時3s。S形減速結束時間：自動時4s，手動時1.5s。S形減速結束時間：自動時3s，手動時1.5s。

（3）優化加速度給定程序。①自動模式下開車，距到位1米內加速度為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手動模式下開車，絞車運行10秒之內加速度為0.2m/s2，15秒之內加速度為0.5m/s2，15秒之外加速度為0.7m/s2。

（4）加減速程序優化后效果（圖1）。主井提升機在經過S形加減速優化設計后，加減速時的振動值由46mm/s減小到18mm/s以下，裝煤自動運行時，提升機總運行周期減少1.5s。

圖1 優化設計后提升機運行速度電流曲線

3 主井信號裝卸載程序優化

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，增加在點動時，1#給煤機、2#給煤機、3#給煤機、1#皮帶機、2#皮帶機各電機啟動時的順序的閉鎖關系，避免因為操作工誤操作造成的壓皮帶、皮帶機電機過負荷、堆煤事故（見圖2）。

（2）修改裝載站PLC控制程序，添加自動和手動限量裝載功能。

3.2 修改裝煤送信號流程

（1）去除箕斗到位至閘門打開時間1s延時。

（2）修改送提升信號流程（圖3）。由料斗門下落后送信號，改進為煤放空（低于2噸）送信號，節省時間1.5s。

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

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

圖4 改進前裝載信號流程

圖5 改進后裝載信號流程

4 結語

任樓煤礦主豎井提升及裝載系統優化設計，具有技術理論先進，利用價值高的特點。該設計通過分析實際提升機運行及裝煤流程，僅通過修改電控程序，達到優化提升及裝載流程優化的目的，從修改控制程序及參數出發，在不增加任何設備和投資的情況下，利用科學合理的編程使提升設備發揮了最大效率。經試驗系統運行可靠，處理方法合理，使主井自動化提升系統效率最大化，運行更安全可靠，有很高的推廣價值。主井提升及信號系統的優化減少了主井加減速時電流及振動值，提煤系統運行及監控安全可靠，工作正常，有效避免了主井裝載系統故障的發生，使主井自動化裝煤系統運行更安全可靠。經過對主井提升及信號系統優化后，縮短了提升周期，提升機單位運行周期節省運行時間7秒鐘，每班8小時可多提煤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。實現了經濟效益與安全效益的雙豐收。

圖2

圖3 修改送提升信號流程

[1]方承遠.工廠電氣控制技術[M].北京：機械工業出版社,2000.

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

[3]王永華.現代電氣控制及PLC應用技術[M]. 北京：北京航空航天大學出版社,2013.8.

[4]阮毅，陳伯時.電力拖動自動控制系統：運動控制系統[M]. 北京：機械工業出版社,2009.8.

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1671-0711（2017）05（下）-0038-02