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1、新型多绳摩擦提升机在集团公司生产矿井的推广使用一、项目简介矿井提升机是煤矿开采的咽喉部位，在矿井的生产环节中起着非常重要的作用，随着国家对能源需求的持续加大及矿山开采技术的不断进步，要求矿井提升机向高效率、大型化、深井使用等方向发展。由于提升机提升速度快、工况复杂，其工作性能的稳定性、高效性及安全性是决定提升机设备工作任务完成的关键因素，同时也直接决定着矿井的运行效率及生产安全，代表着矿井提升系统的管理水平及技术水平。1、实施单位：神宁集团石槽村、麦垛山、清水营矿煤矿等2、实施时间：自 2010 年 8 月至今3、项目实施背景、条件针对现代化矿井对提升机性能、稳定性及可靠性的特殊要求，集团公司
2、领导通过技术论证及实地考察，在基于“上位计算机监控+下位机多 PLC 控制+全数字顺序控制+可控硅变流+拖动电机” 控制模式的要求下，决定采用具有电控自动化系统、闸控系统、智能恒减速电液制动系统等功能的新型大型摩擦轮提升机系统替代传统提升机系统，该提升机用 PLC控制取代人工操车，实现提升机的全自动运行，并通过上位机监控系统，实时监测提升机运行过程中的各项参数及状态，确保副立井提升系统的安全、高效运行，以上要求条件成熟。4、运用的技术1）电控自动化系统2）智能恒减速电液制动技术3）盘型闸在线监控技术4）液压集中控制销齿操车技术5）有轨运输改胶轮车运输的技术5、实现的效果提升机运行平稳、安全高效
3、，提高矿山副立井提升系统现代化装备水平，提高煤矿的生产效率和经济效益。二、技术内容1、技术方案选用新型大型摩擦轮提升机系统替代传统提升机系统，该系统具有能耗低、运行效率高、维护简单、参数集中、可靠效率高等特点；系统主要组成部分有电控自动化系统、智能恒减速电液制动系统、盘型闸在线监控系统、液压集中控制销齿操车系统等。2、技术原理提升机电气调速装置以及控制系统是执行任务的核心部件。它直接影响设备的安全经济高效运行。摩擦式矿井提升机对整流调速装置的要求多绳摩擦式矿井提升机属于四象限运行调节负载，特别是副井提升机负载具有复杂性、多样性：其一，提升机属大惯性位能负载。大惯性调节，调速特性软，易产生加速过
4、程长；在减速时则会产生停顿倒拉或降速大，调节过程长现象。特性硬，易产生速度不稳定。提升机需严格按照设计速度图曲线运行，因此对调速装置的调速性能具有很高的要求；其二，负载电流变化大。两侧负载从等重（零电流）到最大静张力差，异常时还会产生超载等，电流从0值断续到堵转电流变化范围之广；负载变化远高于电梯以及一般起重机负载。其三，副井多水平提升，需频繁启动加速、匀速、减速制动停车等过程，对调速系统的起动、制动停车平稳性要求非常高。所以对电气传动、控制系统、制动系统的性能和安全可靠性要求也越来越高。1）电控自动化系统控制方案电控自动化系统包括：整流单元、全自动化调节硬件、软件单元和多 PLC 冗余控制系
5、统四部分。通过多 PLC 冗余控制网络与安全回路一起形成双 PLC 提升机行程给定控制盒继电器双限制安全回路控制，依据基于模糊参数自适应 PID 控制调速器的基本原理和基于模糊控制的液压系统与传动系统协调控制算法将人工操作提升机改为提升速度图、力图、自动控制提升机的启动、加减速和停车，提高系统提升效率、安全性和可靠性。2）智能恒减速电液制动系统矿井提升机智能恒减速电液制动系统，由盘型制动器、减速度恒值闭环液压站、减速度恒值闭环电控柜和测速装置共同组成。在安全制动时，它执行恒定减速度制动，在电气控制装置检测到实际减速度偏离给定值的情况下，通过电液闭环制动系统的反馈调节和补偿作用，使其迅速减少偏差
6、、保证制动过程减速度恒定不变，达到恒减速制动的效果。3）盘型闸在线监控系统提升机盘型闸在线监控系统是实现对提升机制动系统的运行进行全面在线自动跟踪和监控的自动化设备，可以清楚的检测到提升机制动系统的重要部件动静态特性指标的运行情况及设备运行的寿命情况，可以及时发现设备的运行状况及使用寿命，指导操作人员对需更换的部件进行更换。4）液压集中控制销齿操车系统操车设备主要组成部分包括液压集中动力站、液控摇台、装罐销齿推车机、液控阻车器、折叠式安全门及液控道岔等。系统能自行卸荷，当电磁阀前推（后拉）时，顶升油缸活塞杆伸出（缩进），从而实现顶升机头的上升（下降）。5）有轨运输改胶轮车运输的技术副立井使用传
7、统的操车设备存在着运输环节多、运行速度慢、效率低、事故多、投入维护量大、占用人员和设备多等缺点，安全性、机动性和适应性均较差。胶轮车运输改善了矿井的整体运输形式，具有运输灵活、参与人员少、运输能力大等优点，确保了矿井辅助运输系统的高效、稳定运行，为矿井的高产、增效提供了强有力的保障，解决了长期以来辅助运输效率低制约矿井生产能力的瓶颈问题。集团公司下属石槽村煤矿是第一个实现大型设备有轨运输至无规运输转换的矿井；在两年的运行过程中，安全、高效的完成了各项重点工程，顺利完成了两个综采工作面的安装和一个综采工作面的回撤工作。实践证明，无轨胶轮车在副立井的运输环节中定将得到越来越广泛的应用和推广。3、理
8、论支撑及技术创新1）智能恒减速电液制动系统结合冗余 PLC 控制系统的矿井提升机，达到了矿井提升机世界一流技术水平。智能恒减速电液制动技术：（）其中：正压力弹簧力（弹簧力越大闸瓦离开闸盘的间隙越大）油 压力 活塞有效面积 油压下降值（贴） 上式说明改变油压可以获得不同的正压力，即可得到不同的制动力。当油压为零时制动力最大。反之油压为最大时，制动力为零，制动器处于松闸状态。采用减速度恒值闭环自动控制，油压根据设定的减速曲线，通过 PID闭环调节而自动变化，其精度高、响应速度快，动态性能好，双向调节，反映在制动过程速度曲线上，表现为对超调量的衰减速度快，即纠偏能力强、安全制动效果好。适用于各种不同
9、工况和负载情况。并把恒力矩控制方式设定为备用的安全制动方式。通过绘制满足安全制动时各种安全要求的曲线图，找到恒减速最佳减速度工作点。实际测得的智能恒减速电液制动效果，在提升机安全制动时提供了最好的制动曲线和安全保障：黄色曲线 给定减速度曲线（可能有部分被实测曲线覆盖）；蓝色曲线 实测减速度曲线；红色曲线 实测制动油压曲线；绿色曲线 安全回路曲线2）PLC 冗余控制系统使用西门子公司 PROFIBUS-DP现场总线网络，建立两套 PLC 的高速数据同步硬件网络，首先在硬件上实现了两套 PLC热备冗余的可能：在冗余系统进行工作时，A、B 控制系统（处理器，通讯、I/O）独立运行，由主系统的 PLC
10、 掌握对 ET200 从站中的 I/O控制权。A、B 系统中的 PLC 程序由非冗余（non-duplicated）用户程序段和冗余（redundant backup）用户程序段组成，主系统 PLC执行全部的用户程序，备用系统 PLC 只执行非冗余用户程序段，而跳过冗余用户程序段。将提升机运行数据从正在运行的那台 PLC 上通过同步网络传送到备用 PLC 上，备用 PLC 始终可以得到提升机目前运行数据。等待接替主PLC，一旦主 PLC 故障,发出故障信号，备用 PLC 得到主 PLC故障信息，马上接替主 PLC 运行。4、特色、亮点1）电控自动化系统石槽村煤矿副立井提升机传动方式采用直流电机
11、全数字顺序控制的 SCR-D 供电系统，一般交流电动机串电阻调速方式运行性能差，而直流电动机的拖动方式，运行稳定可靠、使用方便、适应负载多变的特点，保证提升机长期安全运行，对于减少故障率，保证设备稳定运行十分有效。2）智能恒减速电液制动技术提高制动平稳性和安全性，提高钢丝绳的防滑极限，解决了恒力矩安全制动系统存在的问题，对提高提升设备的安全可靠性，增强立井的提升能力意义重大。3）盘型闸在线监控技术避免部件过早更换造成浪费，延长设备部件的使用寿命，又避免了已到报废期限的设备部件带病使用，保证了副立井的经济运行和安全运行。4）液压集中控制销齿操车技术大量采用了新技术、新材料、结构更加合理、布置简单
12、、占用空间小；机械设计新颖，既降低了能耗，又减轻了对罐笼、罐道的冲击，延长了设备寿命，减少了维护量，提高了生产效率，另外，液控系统进行了优化设计，减少了元器件的数量，其使用可靠性和安全性都有较大提高。三、项目效益、评价新型大型摩擦轮提升机系统所运用以上先进的技术，实现了提升机的远程控制、手动操作向自动提升的转变，实现了第一台无轨胶轮车和矿车可同时运输的观念，通过神话集团宁夏煤业的多个矿正常运行看来，上述技术是成熟的，先进的，在经济上更是合理的，安全上市可靠的，具有广泛的推广价值。1、经济效益通过副立井提升人员与物料只需要 1 分半钟，减少了员工下井的时间，提高了工作效率；消除了煤矿对轨道运输的依赖，实现了无轨运输，提高运输效率，减少运输环节费用。智能恒减速电液制动技术已具有我国自主知识产权，价格只相当于同类进口产品的三分之二到二分之一，为企业节省了数百万元，且大大提高了煤矿提升机机械设备的使用寿命，每年可为矿井节省钢丝绳、衬垫等机械设备十万余元。2、安全效益新型多绳摩擦提升机系统投入使用以来，由于系统大部分工作都是由软件来完成，较之传统提升系统具有人员参与少、自动提升保护齐全可靠、远程监控方便快捷等优势，极大的降低了事故率，为矿井安全生产提供了保证。
