永煤集團 車集煤礦 倪良志

車集煤礦矸石山1.2 m雙筒礦井提升機電控變頻改造

永煤集團 車集煤礦 倪良志

車集礦矸石山1.2 m絞車擔負著全礦矸石的運輸提升任務，原機械電控系統(tǒng)較為簡單，絞車機械電控系統(tǒng)老化嚴重，電機工頻運轉，運行噪聲大，運行過程中電能消耗大；再加上啟動電流大，對電網(wǎng)、機械設備沖擊較大，極易損壞設備，設備的維修率較高。原電控系統(tǒng)通過人工操作手柄來控制電機與減速機對輪，進而控制絞車的運行速度，在絞車運輸矸石的過程中，矸石山翻矸較為頻繁，工人勞動強度很高。車集煤礦為響應公司節(jié)能減排的要求，提高供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，確保設備安全運行，本著“多上設備、少上人”的原則，對矸石山1.2 m絞車進行了升級改造。

一、提升絞車制動系統(tǒng)改造

1.原提升絞車基本參數(shù)。提升機型號為2JTK1200/24，其相關參數(shù)見表1。

圖4 原提升機相關參數(shù)

2.改造后制動系統(tǒng) 。改造過程包括拆除原角移式制動系統(tǒng)、制作安裝制動盤、安裝盤形制動器、安裝制動傳動機構（液壓站）4個部分。

（1）根據(jù)需要，拆除原角移式制動系統(tǒng)，拆除過程中要規(guī)范操作，以免損壞設備。

（2）制動盤要根據(jù)現(xiàn)場測量的原制動輪直徑制作，現(xiàn)場采用螺栓固定方式安裝，固定力矩要滿足要求。

（3）盤形制動器根據(jù)制動盤中心線實際尺寸，測定制動器中心，采用原角移式制動器地腳螺栓做過度底盤固定。提升機盤形制動系統(tǒng)要符合以下要求：提升機停止工作時，應準確、可靠地閘住。在減速運行、下放重物以及調繩時，須用制動裝置參與控制實現(xiàn)工作制動。

（4）制動機構（液壓站）要合理設置。連接管路實現(xiàn)工作油壓傳動，使控制器獲得不同的制動力矩。制動機構要符合以下要求：當提升機實際工作時，產生不同的工作油壓，控制制動器獲得不同的制動力矩；緊急事故時，能使制動器迅速回油，并使現(xiàn)二級制動；控制雙滾筒提升機活滾筒的調繩動作。

二、提升機變頻電控改造

1.原電控。原電控主要由控制屏、操作臺、電阻器等部分組成?？刂破两Y構為條架式，所有控制元件均裝在角架式角板上。操作臺上裝有主令控制器，還裝有按鈕和信號燈，可方便地啟動、調速、換向及制動交流繞線型電機。

2.改造后電控設備。改造后電控設備由開關電源柜、變頻柜即全數(shù)字操作臺等部分組成。各部分組成元件如下：。

（1）開關電源柜。包括雙電源進線開關、過流保護斷路器、控制接觸器、分項控制斷路器、變頻柜電源、液壓電源、潤滑電源、測速電源、角機電源、PLC電源、電磁閥電源等元件。

（2）變頻柜。包括變頻器（含濾波器）、能量回饋單元、制動單元、過流保護元件、過電壓保護器、漏電保護元件，隔離單元模塊、分項控制繼電器等元件。

（3）全數(shù)字操作臺。包括數(shù)字式深度指示器、數(shù)字式電壓電流表、主令控制器、制動手閘、各項功能按鈕開關、上位監(jiān)控（顯示器）等元件。后臺元件包括FX2N PLC主機、各項功能模塊和計算機接口板、232通訊模塊、繼電器等元件。

3.數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)。包括工業(yè)計算機、顯示器、位置檢測用的1臺獨立的軸編碼器等部分。系統(tǒng)功能如下：

（1）通過控制行程自變量速度實現(xiàn)對調速系統(tǒng)的控制，能夠有效控制提升機的位置，顯示提升機速度曲線，并生成多個軟開關點，參與控制和保護。

（2）可以對提升機系統(tǒng)的PLC輸出的位置信號和速度信號分別進行比較，當兩者偏差過大時，會立即安全制動。

（3）在提升機控制系統(tǒng)PLC故障時，能完成相關提升控制，實現(xiàn)軟件安全回路與其他安全回路的冗余閉鎖、

4.改造后變頻電控系統(tǒng)設備配置。系統(tǒng)設備包括TKD–BP型變頻柜、TKD–BP型全數(shù)字操作臺、低壓輔助電源柜、變頻能量回饋制動柜、限位開關、軸編碼器等。配備4臺監(jiān)控攝像頭，在一個監(jiān)視器上顯示畫面分割。為防止PLC及變頻器溫度高，影響運行，需配置制冷機1臺。電源線、控制線需配備防雷設施，避免雷擊造成系統(tǒng)故障。

三、變頻改造效果

1.實現(xiàn)了電機無級調速，優(yōu)化了節(jié)能控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了綠色用電，節(jié)電效果明顯。車集煤礦矸石山原系統(tǒng)電機的電機輸入功率約為46 kW。經過變頻改造，操作員只需給定一個運行指令，電機會在設定好的參數(shù)下進行運行，電機轉速根據(jù)現(xiàn)場使用的實際情況合理設置。根據(jù)現(xiàn)場的負載，經過改造后的電機平均轉速300 r/min，經過計算改造后的電機輸入功率約為31 kW，是原系統(tǒng)的67.37%。因此，改造后的系統(tǒng)節(jié)電率達32.63%，同時運行的可靠性和平滑性均有很大的提高。矸石山55 kW絞車每天運行20 h，按照32.63%節(jié)電率計算，年節(jié)電10.27萬kw·h。

2.采用軟啟動，電流沖擊小，電網(wǎng)負荷減輕。

3.調速精度高，有利于生產工藝的提升。

4.設備維護周期延長，降低了生產停機故障率。

5.系統(tǒng)運行噪聲低，有利于環(huán)保。