副井提升机制度（精选3篇）
3月24日晚，接到当班提升司机电话，说副井提升机出现故障，维修人员赶到现场进行处理，据操作工说，当晚23点40左右，听到井下一声炮响接着，提升机操作台上的信号急停灯亮，同时安全回路断开，信号不能发出，提升机不能运行，经判断是井下信号出现故障，预下去检查，但是由于1250中段刚放完炮，炮烟未散，不能及时确定故障原因，到25日上午，下去检查时发现1250中段马头门下面的信号电缆被石头砸伤，电缆固定处电缆变形，信号电源被切断，使1050m、900m的信号台不能工作，导致提升机不能运行。
这次信号电缆的损伤是因为在进行放炮作业时，马头门的防护没又达到要求所致。
采矿车间
1 研究内容
整个研究内容分为电气传动和控制与监视两部分。电气传动部分基于ABB公司的两台DCS800直流传动装置构成的并联12脉动电枢可逆恒磁供电的变流调速系统, 另一部分为控制与监视部分, 采用西门子系列PLC来实现。
2 系统设计
2.1 传动部分设计
2.1.1 电枢供电部分
电枢回路交流供电用1台三绕组变压器, 1次绕组接成三角形;2次绕组中的一个接成三角形, 另一个接成星形, 则此两个绕组相位差30°。两个2次绕组分别供电给两个四象限三相整流桥, 此两个整流电路的输出, 通过平衡电抗器进行并联后向直流电动机电枢供电。电机励磁用一组可控的单象限三相整流桥供电。
传动系统电路示意见图1。
2.1.2 变流器部分
采用ABB公司原装DCS800晶闸管变流器直流传动装置, 由两台DCS800晶闸管直流变流器构成主、从调节系统, 分别驱动两组三相全控桥, 构成并联12脉动全数字调节晶闸管直流供电的恒磁四象限运行的电枢可逆传动系统。
2.1.3 变流器调速部分
2.1.3. 1 控制方式
直流调速系统采用满磁场最大力矩电枢换相控制方式。最大力矩控制方式控制张力精度高、能很好的发挥电机的能力。调速装置分主调速装置和从调速装置, 主调速装置工作于速度调节系统, 即使用速度闭环、力矩闭环、电枢电流闭环方式。从调速装置使用力矩调节系统, 即力矩闭环、电枢电流闭环。主调速装置速度环的输出作为从调速装置力矩环的输入信号。也可以使主调速装置工作在速度调节系统, 从调速装置工作在电流调节系统, 即主调速装置力矩环的输出作为从调速装置电流环的输入。
2.1.3. 2 速度给定方式
速度给定方式有两种, 一种是通过现场总线通讯接口PROFIBUS RPBA接收西门子PLC控制器的通讯控制字作为速度环的速度给定。另一种方式是+/-10 V的电压信号通过模拟输入接口传输到速度环作为速度给定。
2.1.3. 3 速度反馈方式
速度反馈使用脉冲编码器, 速度反馈精度较高。速度环的反馈方式除可以选择脉冲编码器反馈、模拟测速机反馈, 还可以使用直流端电压反馈折算成速度反馈, 但电压反馈相对速度调节系统来说, 是开环的速度环, 因为电枢电压只能反映出直流端电压, 而不能反映真正的速度。
2.1.3. 4 速度环
具有RAMP斜坡功能, 可以设定斜坡加速时间、斜坡减速时间、紧停斜坡减速时间、软化电机特性的斜坡可变的斜率等等。斜坡功能的使用使调速系统加减速更加平滑。从斜坡发生器的输出与速度反馈相减, 差值作为速度环内PID控制器的输入信号, 由PID根据设定的比例常数P、积分时间常数I、积分增益IGAIN等参数自动消除差值, 满足速度给定的要求。
2.1.3. 5 电流环
电流环具有PID闭环调整功能, PID控制器可以根据实际应用场合使用IP或者PI功能, 即可以使用先比例后积分或先积分后比例的功能, 电流环具备自适应功能, 根据不同的传动系统, 调速系统可以自动对其电流环的参数进行自整定。
2.1.3. 6 调速器的数据接口
调速器的数据接口包括传动合闸、启动、停止、紧停、风机确认、快熔正常、散热器保护、传动正常、重要的模拟量参数等等。可以通过两种方式来控制, 一种是可以通过FIELDBUS通讯方式, 由西门子PLC控制器给调速装置发通讯控制字, 主控制器接收调速装置的状态字, 实现主控制系统对调速装置的控制和监视。另一种方式是采用模拟量信号和直接的继电器开关量逻辑电信号, 通过硬接线接入调速装置的开关量I/O板和模拟量I/O板, 完成控制和监视功能。
2.2 控制部分设计
本套电控的控制和数字监控系统采用PLC来实现。这可使控制和监控系统体积小, 可靠性高, 技术性能好, 而且维护调试比较方便, 处理故障较快。
2.2.1 控制网络部分
本套提升机电控系统网络采用PROFIBUS-DP的现场总线控制技术, 将主控PLC, 数字监控器PLC, 11个水平操作台中的ET200远程通讯模板, DCS800直流调速装置, 上位工控机通过PROFIBUS-DP的现场总线构成整个提升系统的现场网络控制系统。在组态网络过程中为现场每个通讯设备分配固定的通讯地址, 这样可防止因设备分散而造成的控制程序误动作, 增加数据传输的可靠性、降低故障率、减少设备之间的硬件连线。
2.2.2 控制工艺部分
以S7-400PLC为系统控制主站, 采集系统运行过程中各个部分的实时信号与数据, 完成整个电控系统的信号处理、数据计算、通讯控制、系统管理、系统操作保护等。
在信号处理方面, 主控PLC根据组态硬件网络分配给每个通讯设备的地址编辑每个中段的操车、罐笼停车、罐笼深度同步、罐笼闭锁等一系列运行过程所必需保护的控制程序。
在系统管理与操作方面, 主控PLC程序中完成了系统操作的各种方式流程工艺。
在数据计算方面, 主控PLC利用FM450高速计数模块采集安装在滚筒主轴上的高速编码器信号, 通过程序计算得到在系统运行过程中罐笼的距离与速度数据。
安装先进的电机编码器、温度传感器, 检测电机的转速、温度等重要参数, 通过工业以太网上传这些重要参数, 并与其他设备采集到的数据进行对比, 共同来完成对提升机系统性能的检测, 形成对提升机的冗余保护, 提高提升机系统运行的可靠性。
通过PLC系统研发软件对电动机的重要运行参数和状态信号进行实时显示和备份, 并长期保留, 便于维护人员对提升机的运行情况进行分析;为提升机的负荷情况、事故分析、事故原因查找提供可靠的数据。
提供直观实时趋势曲线, 便于操作人员和维护人员实时了解提升机的运行状态, 比如速度、电流、电压等重要参数。通过工业以太网, 上传所有采集到的直流调速器和电机的相关参数。通过这些上传的数据, 集控室可随时了解每一台提升机的运行状态, 对所有提升系统进行统一管理, 统一控制。
主控PLC利用采集到的数据与信号完成对整个系统的保护, 主要保护的故障点包括以下方面:安全回路;提升机超速故障;同步失败故障;提升机上过卷;提升机下过卷;上下检测点位置误差过大;上下检测点开关故障;高压故障;提升机超速;提升机未同步;快开故障;PLC故障;各中段紧停;变流器故障;系统轻故障;液压系统故障等。
2.2.3 系统监控部分
2.2.3. 1 上位机监控部分
上位机监控平台选用西门子WINCC软件, 功能模块化, 结构线性化, 注释完整齐全, 并附有辅助图表说明。
监控画面显示包括电控系统全貌及介绍, 主要电气回路状态图, 提升系统动态画面, 提升容器位置动态显示, 速度曲线, 电流曲线, 液压制动系统图, 安全回路图, 闸瓦磨损、弹簧疲劳指示, 当前故障报警, 历史故障记忆, 生产报表, 全行程速度保护曲线, 装载站信息图, 卸载站信息图, 各水平信号状态显示, 帮助文件等, 打印机可以实时打印生产报表等。
上位监控软件能对系统的重要参数及运行状态进行实时检测, 实现提升机动态模拟仿真演示, 同时具有与PLC通讯及与企业联网的功能。各种重要技术参数和系统故障均分类存贮, 供上位机查询, 实现故障诊断。
上位监控系统设计了第一故障判断和故障预警分析软件, 它可以在发生故障快速、准确地找出故障原因, 并给出相应的处理措施。
2.2.3. 2 数字监控器
数字监控器能准确地检测出提升机容器在井筒中的位置如减速点, 停车点, 过卷点以及现场所需要的其他行程开关点, 并控制提升机能可靠地减速、停车。
主要功能作为后备保护使用, 具备自我诊断保护;速度监控和位置全程监控;实现双速度保护包络线;提供友好的人机界面;实时显示运行参数;数字监控器核心控制部分为PLC与主控PLC联网相互交换数据进行比较, 完成全行程的速度保护。形成双速度包络线, 可以提供一条115%和一条110%速度包络线;提供5%超速报警速度包络线。数字监控器开始运行时, 提升机只要按实际情况运行一个行程后, 数字监控器即可自动记录提升机有关的重要运行参数, 并保存在数据库中。以后提升机每次运行时, 专家控制系统根据数据库中的有关数据自动进行判断、推理, 并根据提升机规程规范和提升机所在的实际位置相应选取适当的误差范围, 作为保护动作的依据, 从而既保障了安全性, 也防止了各种由于干扰而产生的误动作, 弥补了原有机械式行程监控器的许多不足之处。
在工作方式时, 软件包提供以下保护:
(1) 超速5%声音报警; (2) 超速10%急停保护; (3) 超速15%急停保护; (4) 软件包和提升机控制系统之间位置和速度比较保护; (5) 和井筒开关进行位置比较保护; (6) 提供上、下端各3个目标停车位选择。在提升机向不同目标运行时, 分别对应速度包络线。此功能突出的优点是软件包可以适应于多水平及混合井。
3 制动闸系统智能监测及滚筒直径的监视和校正
闸盘安装了高精度检测传感器, 对闸盘间隙、闸盘磨损、闸盘偏摆、弹簧疲劳、闸盘温度、闸盘压力、闸盘动作是否正常等信号进行实时可靠地检测。通过开发制动闸监测分析软件, 实现对液压站及闸盘位置、闸盘间隙、磨损情况、偏摆情况、弹簧情况、闸盘温度及闸盘压力等的精确实时监视。
编制检测滚筒直径和井筒深度值的自校正软件。通过在井筒中设置同步开关, 实现对井筒深度值的自动纠偏, 保证系统运行过程中尤其是在减速点位置之前的深度值的自动校正。对滚筒每一圈都进行计算、比较, 经过判断后对滚筒的直径进行自动校正, 从而使脉冲对应的深度值更为准确, 这样就能精确地显示罐笼所在的位置。同时, 当衬垫磨损达到一定程度时, 系统能够给出提示警告, 以便及时更换。
4 对传动控制、系统控制和系统安全的调试
通过对DCS800变流器传动过程中的各项参数进行多次分析和研究, 同时结合罐笼运行实时电流曲线, 对影响传动效果的比例、积分和微分值等参数进行反复调节, 针对重载、轻载及其对应的高速、低速以及高低速的加减速状态, 寻找出了一组能够使罐笼传动趋于平稳, 加减速平缓, 爬行速度 (门槛速度) 无波动, 系统运行过程中罐笼无抖动, 传动正常等各种状态并且表现平稳的一组参数。
4.1 电枢电流的联锁条件限定
在一定的时间内并且电枢电流达到一定的数值时, 方可打开制动闸盘, 杜绝因此造成跑罐、溜罐等危险情况。为罐笼系统设计并投入闸盘失灵保护, 添加罐笼系统反向运行、错向等的保护。
4.2 闸盘制动失灵保护
在没有任何开车指令的情况下, 系统检测到卷筒有一定的转速时 (大于等于0.04 m/s) 系统迅速给定励磁全电流, 同时施加反向电流, 给传动轴一个反向力矩, 使得卷筒转速为零或接近于零。系统在该条件下, 不断地扫描 (扫描频率:主控PLC时钟频率=64 MHZ) 和施加反向力矩, 直到卷筒在没有开车指令情况下, 卷筒也没有大于0.04 m/s的速度为止。该功能是和连接变流器电枢电流给定与制动闸盘控制相互之间完全独立的控制回路。可以在制动闸盘失灵的情况下有效地控制卷筒转速, 避免发生罐笼备配重拖动下溜的危险情况。
4.3 完善应急通道
在罐笼发生重大故障时, 传动系统和制动系统均不受主PLC控制, 直接给定变流器一固定的速度指令 (速度=0.5 m/s) , 达到故障发生时实施特殊措施的目的;另外合理调用step7内避免通讯网络断线而造成紧停的程序模块, 来进行紧急故障抢修。
4.4 添加误动作保护功能
完善允许运行通道, 解除罐笼系统“偷停”故障。在无停车指令的情况下停车后须由提升机司机手动“清零”后, 方可由司机发出开车指令开车, 避免罐笼“自动”开车, 发生危险情况。
4.5 添加850、1100同步校核中段
由于前期只有790和1826两个同步校核中段, 数字容易发生变化, 且需要专门到790中段同步, 添加850和1100为同步校核中段后, 数字可以及时得到校核, 并且减少了专门同步的时间。
4.6 添加中段停车自锁功能
针对1 036 m深井易发生钢丝绳拉升和伸缩罐笼上下晃动导致深度信号变化, 停车点闪动以及对罐不准不能停车问题, 添加了中段停车的自锁功能。在中断安装位置检测开关, 停车开关检测到罐笼到位后立即强制施闸停车, 对深度数字信号设置允许误差范围, 保证安全停车, 解决了停车信号找不见的问题。同时对深度数字检测信号进行反复修正和同步, 最终校正误差, 从而确保信号的准确和稳定, 为井口操车创造条件。同时, 还解决了由于提升绳长引起的中段信号不稳定、停车不准确等问题。
5 结束语
采用ABB公司的DCS800直流传动装置构建12脉动全数字调节晶闸管直流供电的恒磁四象限运行的电枢可逆传动系统, 从提升机运行的速度图和力矩图上可以明显看出提升机调速系统运行稳定, 系统超调量很小。同时通过与PLC、编码器相结合组成控制系统, 控制简单, 控制精度高, 维护方便。由于系统的结构简化使维护人员容易掌握, 系统运行可靠、故障率低, 给企业带来了很好的安全效果和明显的经济效益。
摘要：金川集团股份公司龙首矿混合井副井提升机电控传动部分采用ABB公司两套DCS800直流传动装置构成的12脉动变流调速系统, 主控PLC为西门子S7300/400系列, 采用PROFIBUS现场总线控制技术完成整个工艺流程的控制, 形成了一套具有运行稳定、保护可靠、调速精度高等特点的直流调速系统。
关键词：矿井提升机,直流调速:DCS800,PROFIBUS现场总线
参考文献
[1]陈伯时.电力拖动自动控制系统[M].北京:机械工业出版社, 2004.
[2]王清灵, 龚幼民.现代提升机电控系统[M].北京:机械工业出版社, 1996.
[3]张安华.机电设备状态监测与故障诊断技术[M]西安:西北工业大学出版社, 1995.
关键词：副井提升设备,咽喉,安全
煤矿副井提升设备的工作特点是在一定的距离内, 以较高的速度往复运行, 完成提升与下降的任务。为确保提升设备能够高效、安全、可靠的连续运转, 它应具备较好的机械性能、良好的控制设备和完善的保护装置。提升设备在工作过程中一旦发生故障, 就会严重威胁矿井安全, 损坏设备, 影响生产, 甚至造成人身伤亡事故。
关于副井提升设备的安全运转, 主要从以下几个方面加以论述。
1 相关人员方面
《煤矿安全规程》第六条规定:“煤矿企业必须对职工进行安全培训。未经安全培训的, 不得上岗作业”。与提升系统有关的人员主要有区队管理人员、设备操作人员及维修维护人员。
1.1 区队管理人员
区队管理人员包括区队行政管理人员及技术管理人员。行政管理人员的职责是加强区队安全工作及各项管理制度的落实, 搞好现场安全管理。这就要求行政管理人员有一定的管理、组织能力, 素质高, 责任心强, 对副井提升设备比较熟悉, 了解提升设备的维护周期, 能在设备维护、检修后进行试运转, 对维护、检修质量进行全面检查、检验, 以确保设备能安全运转。技术管理人员必须有较高的专业技术知识, 责任心强。能现场处理设备出现的各种故障;能根据《煤矿安全规程》及《煤矿大型设备检修技术规范》, 制订出提升设备的检修 (包括预防性检修) 周期, 确保提升设备运转的安全性;经常深入现场, 结合现场实际, 对需要进行检修的提升设备, 编制详尽的检修安全技术措施, 并把措施贯彻到每个参加检修的人员, 使参加检修的人员熟悉施工的工序、工艺, 确保设备的检修质量及检修人员的人身安全;能编制技术培训教案, 对职工进行安全技术、技能培训等。
1.2 操作人员
操作人员首先必须经过岗位培训, 熟悉本工种所有设备的结构、性能及安全设施的原理, 并取得操作资格证后才能上岗操作;上岗操作前, 应对设备在上一个班的运行情况进行详细了解, 防止设备带病运转;应按照规定对安全保护装置进行试验, 确保其灵敏可靠;操作提升设备过程中要注意力集中, 不做与工作无关的事情, 例如提升机司机在操作过程中, 双手不能脱离主令手把和制动手把, 不得接、打手机, 不能看小说, 不得与人交谈及离开司机座位等;在交接班时段升降人员时, 必须执行一人开车、一人监护制度。井口信号工应能正确操作信号设备及井口操车设备, 在提升过程中仔细倾听井筒内有无异常声响, 发现异常应及时操作紧急停车按钮, 特别是在提升期间不得擅自脱离工作岗位。井口把钩工应严格执行下井人员检身制度, 认真对下井人员进行检身, 发现有穿化纤衣服、携带烟草及点火物品、未佩戴矿灯及自救器者, 禁止其进入提升容器;在升降矿车、物料前要检查提升容器的挡车设备及物品的装载、固定是否符合规定等, 并向信号工下达具体的操作指令。
1.3 维修维护人员
维修维护人员包括机械设备及电气设备维修维护人员。所有维护人员必须经过专业技术培训并取得操作资格证, 有极强的工作责任心。能够熟练掌握电钳工维修知识, 熟知所维护设备的结构、性能及《煤矿安全规程》的有关要求;能及时、准确地判断设备在运行中出现的故障部位及故障原因, 并能迅速排除故障, 确保设备能安全、正常地运转;能够按照提升设备的检修周期定期检查、检修设备, 并确保检修质量。
2 设备方面
副井提升设备包括提升机及其拖动控制系统、提升钢丝绳、平衡尾绳、提升容器 (罐笼) 、天轮、井架, 以及井口附属设备等。
2.1 提升机
按滚筒的构造特点, 提升机可分为单绳缠绕式和多绳摩擦式两大类。单绳缠绕式提升机适用于井筒深度较小的矿井, 而多绳摩擦式提升机与其相比, 具有安全可靠、体积小、质量小、适用于深井提升等优点。
提升机主要由滚筒、减速机 (电动机直联时无此设备) 、拖动控制系统、联轴器、制动系统、操作设备及后备保护组成。这些设备必须每天进行检查, 发现问题要及时处理, 不得带病运转。提升机的后备保护必须装设防止过卷装置、防止过速装置、过负荷和欠电压保护装置、限速装置、深度指示器失效保护装置、闸间隙保护装置、松绳保护装置、减速功能保护装置等, 这些保护装置必须每天检查、定期试验, 以确保提升机的运行安全。
2.2 提升钢丝绳
提升钢丝绳的作用是悬吊提升容器并传递动力。当提升机运转时, 通过钢丝绳带动容器沿井筒作上下直线运动, 升降人员或物料。提升钢丝绳除要合理选择外, 还应正确使用、精心维护、定期检查和定期试验, 以便了解其工作状态, 消除不合理因素, 延长其使用寿命, 保证提升安全。钢丝绳在使用中要符合《煤矿安全规程》的有关规定, 例如每天应检查一次, 发现断丝、锈蚀及直径减小量超过规定, 必须进行更换。特别应注意检查绳头及绳卡处的断丝及锈蚀情况, 定期对钢丝绳进行涂油 (多绳摩擦式提升机的钢丝绳只能涂增摩脂) , 以保护外部钢丝不锈蚀, 减少股间和丝间的磨损, 防止水分浸入。对使用前或使用中的钢丝绳必须按照规定进行检验, 检验结果不合格不得继续使用, 必须更换。
2.3 提升容器
提升容器是用来提升矸石, 升降人员、材料及设备的工具, 最常用的是罐笼。罐笼的结构、高度、容纳人数及防坠器必须严格遵照《煤矿安全规程》的规定执行, 并不得超载和超载重差运行。罐笼的罐耳与罐道的间隙不得超过规定, 否则必须调节间隙或更换罐耳。罐笼的检查包括检查其连接件、紧固件的紧固情况, 检查罐笼内部阻车器、挡车器是否完好, 罐帘或罐门的固定情况等, 以确保其使用可靠。
2.4 天轮
天轮是提升系统中的关键部件之一, 安装在井架上, 用作支撑、引导钢丝绳转向之用。天轮上都安装有衬垫, 衬垫必须每天进行检查, 发现其磨损达到一根钢丝绳直径的深度, 或沿侧面磨损达到钢丝绳直径的一半时, 必须更换。还必须检查衬垫有无裂纹、断裂现象, 必要时进行更换。另外, 还必须定期为支承轴承及天轮内的轴瓦注油润滑, 检查天轮转动时有无异常声响、明显摆动, 发现异常应及时处理甚至更换部件。
2.5 井架
井架是矿井地面重要的建筑物之一, 它用来支持天轮和承受全部提升重物、固定罐道、架设罐笼的停罐装置 (罐座或摇台) 等, 以金属井架和混凝土井架居多。《煤矿安全规程》规定, 对金属井架, 每年应检查一次, 发现防腐层剥落, 应补刷防腐剂。
2.6 井口附属设备
井口附属设备包括提升容器承接装置、安全门、推车装置、阻车装置等。按照《煤矿安全规程》的规定, 这些装置都与提升信号和罐笼位置有联锁, 维修工每天应对这些设备进行检查维护, 发现问题及时维修, 不得带病运转。
3 环境
副井提升设备在运行时, 环境因素的影响也很重要。例如液压站在连续运行时, 液压油的温度会持续升高。特别是夏季, 环境温度本身就很高, 只靠液压站油箱的散热很慢, 这就会对制动装置有所影响。为此, 要加快液压站周围空气的流通, 增强其散热能力。通常采用的方法是打开门窗, 或安设排风扇, 以加快机房的空气流通。有的井筒淋水较大, 水的酸碱度比较高, 易使提升钢丝绳生锈腐蚀, 可选用合适的镀锌钢丝绳, 或对井筒淋水进行治理, 以延长井筒装备的使用寿命。
4 结语
