王 凱

（山西省晉煤集團寺河煤礦，山西 晉城 048205）

1 工程概況

寺河煤礦副斜井井口安裝1臺2KJ-2.5/20A型雙滾筒單繩纏繞式提升機，承擔著全礦井下的矸石、設(shè)備、人員以及輔助材料的運輸工作。該提升機的電控系統(tǒng)使用串電阻式調(diào)速方式，故障頻繁發(fā)生，因此必須對電控及液壓系統(tǒng)進行改造。

2 電控及液壓系統(tǒng)的改造思路分析

在改造方案中提出采用變頻調(diào)速控制電控方式，更換原有電機和電控裝置，保留原設(shè)備的機械部分，不但能解決提升機電控經(jīng)常出現(xiàn)故障的問題，還能收回更換整機增加的成本。

3 電控及液壓系統(tǒng)的改造設(shè)備的選型研究

3.1 電機的選型

本次電控系統(tǒng)改造后的控制方式由串電阻式改造為變頻式，結(jié)合礦井提升機現(xiàn)有電源現(xiàn)狀，選中煤礦供電電壓等級660V為電機電壓等級，考慮到變頻控制增加的電機功率富裕系數(shù)，確定電機功率為250kW較為合適。

3.2 變頻調(diào)速系統(tǒng)選型

目前工業(yè)使用較為成熟的變頻調(diào)速系統(tǒng)，結(jié)合礦井提升機配套電機的選擇，使用交直交型變頻調(diào)速較為合適，作為煤礦提升設(shè)備其必須具備提升重物、下發(fā)重物、空載運行等各種運行模式，故變頻調(diào)速需具備四象限工作模式，并且具備較好的節(jié)能效果。本方案調(diào)速系統(tǒng)選擇AB公司ACS800系列的全數(shù)字交直交DTC控制變頻器。柜體式安裝的ACS800配置有源供電單元，適用于能源可再生的傳動場合。

3.3 網(wǎng)絡(luò)化操作和監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與選型

在改造設(shè)計中，選用2套西門子S7-300系列PLC，1套形成主控PLC，1套作為從屬保護，利用PROFIBUS總線形成主從控制模式。在設(shè)計時各PLC分站均采用PROFFIBUS總線連接方式，有效地降低故障點，提高電控系統(tǒng)的安全可靠性。本套提升機電控系統(tǒng)采用現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，使用兩套可編程控制器、操作臺遠程I/O，上位工控機通過現(xiàn)場總線構(gòu)成整個提升系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。

3.4 傳感器配置

速度和位置傳感器采用德國進口的高精度軸編碼器，進行速度反饋和位置測量。整個系統(tǒng)共安裝3只軸編碼器，其中主軸安裝2只，進行兩套PLC位置測量并相互監(jiān)測，方便對提升機進行全行程的速度、位置檢測和保護；高速軸安裝1只，進行速度反饋。

井筒開關(guān)傳感器安裝在井筒內(nèi)，過卷開關(guān)是結(jié)構(gòu)簡單、動作可靠的無工作電源的開關(guān)。

3.5 信號系統(tǒng)

本系統(tǒng)中，KXT7礦用多功能提升信號裝置采用PLC控制，主信號、備用信號相互獨立，備用信號滿足應(yīng)急開車條件。信號系統(tǒng)與提升機主控系統(tǒng)的安全閉鎖關(guān)系如下：

（1）井底與井口閉鎖功能：井底不發(fā)信號，井口發(fā)不出信號。

（2）井口與車房閉鎖功能：井口不發(fā)信號，車房收不到信號。

（3）水平之間的閉鎖功能：一個水平發(fā)出信號后，其他水平不能發(fā)出。

（4）信號指令之間閉鎖功能：某一信號指令發(fā)出后，其他信號指令不能發(fā)出，急停信號、停止信號除外。

（5）信號與開車回路的閉鎖功能：信號不發(fā)到車房，絞車不能啟動。

（6）急停信號與絞車安全回路閉鎖功能：按下急停按鈕，斷開絞車安全回路。

（7）水平安全設(shè)施與信號的閉鎖功能：跑車防護裝置等井口安全設(shè)施不到位，信號不能發(fā)出。

3.6 電源系統(tǒng)選型

高壓電源配置：副斜井配置4臺高壓柜，單母線接線，負責整個提升系統(tǒng)的雙回路高壓供電及保護（型號：KGS1型）。數(shù)量：進線柜2臺，測量保護柜1臺，出線柜1臺。高壓配電系統(tǒng)為10kV雙回路進線，一路工作，一路備用，故障后手動切換。其二次回路的聯(lián)鎖和控制接點輸入到電控PLC控制系統(tǒng)進行操作控制。高壓配電柜選用直流操作，配38AH直流屏一套。開關(guān)柜具有微機綜保裝置，兼?zhèn)淇刂啤⒂嬃?、?shù)據(jù)采集、通信及繼電保護功能。

低壓電源配置：副斜井提升輔助設(shè)AC380/220V、50Hz低壓電源，采用二回路供電，二回路互為備用，當一回路電源故障時另一回路能進行切換。低壓配電系統(tǒng)采用單母線不分段結(jié)線形式，為全系統(tǒng)提供控制、操作電源。進線柜內(nèi)設(shè)雙電源投切裝置。低壓電源設(shè)計一臺低壓配電柜。低壓電源柜含雙回路進線開關(guān)，多路空開為液壓站、潤滑站、信號系統(tǒng)、PLC、井筒開關(guān)、風機、機房照明、其他機房設(shè)備供電，設(shè)有設(shè)備檢修時的檢修用電源回路，含直流電源為PLC模板供電，含2kV·A進口品牌UPS為PLC及工控機供電，設(shè)有電源電壓顯示儀表。

3.7 液壓制動系統(tǒng)

原液壓站運行中故障率過高，本方案為電控系統(tǒng)配置一套先進的型號為TH112A1低壓液壓站，更換現(xiàn)有的液壓站。主要參數(shù)如下：最大工作油壓6.3MPa，最大供油量9～14L/min，工作油溫≤70℃，油箱儲油量殘壓≤1MP，二級制動延時時間比例0～10s，閥允許最大輸入電流800mA，進口原裝比例閥信號0～10VDC。

4 改造后系統(tǒng)的安裝調(diào)試

本次電控改造包含提升機電機的更換，故機械設(shè)備的拆除、安裝與電氣及電控設(shè)備的安裝應(yīng)同時進行。設(shè)備安裝完成后，在提升低速（小于0.5m/s）空罐的情況下試車，實時關(guān)注電流速度曲線趨勢圖，配合施工單位檢查罐道安裝情況，然后逐步提速1m/s、2m/s到3m/s。期間重點檢查等速段、減速段保護等速度保護功能可靠性。最后在閘控系統(tǒng)的配合下，加載運行，主要完成半載全速、全載全速的緊急制動試驗。根據(jù)要求分別就提物半載的下放與提升、提物全載的下放與提升進行了試驗，整體運行效果良好，速度保護功能可靠。

5 結(jié)束語

寺河煤礦副斜井提升機經(jīng)電控系統(tǒng)的改造設(shè)計后，運行效果良好，連續(xù)運行三個月內(nèi)，電控系統(tǒng)沒有出現(xiàn)任何故障。提升機在改造后，采用了變頻調(diào)速，節(jié)電率在25%～40%，且控制質(zhì)量有了很大的提升，實現(xiàn)了無級變速，提升機實現(xiàn)了軟停、軟啟，消除了對電網(wǎng)的沖擊。