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1、 平煤四矿老主井绞车提升电控系统改造 一、矿井绞车提升系统改造意义1、四矿老主井现使用的磁力站为八级，有二级为预备级，其余六级为主加速级，依据原有提升系统的工作原理和特点，结合当代控制新技术和新设备对原有的提升机控制系统提出了改造方案，促进煤矿生产能力的提高和安全生产性能。 2、电控系统对提升机安全、合理的运行起着保证作用，电控系统元件线路设计合理，具有完善的保护和闭锁，操作灵活、方便。3、改造后该系统有智能化设计，使提升机控制更趋科学合理，功能更完善，达到安全、合理的目的。4、该系统具有技术先进、运行可靠、保护功能齐全、自动化程度高，系统本身能耗低、噪音小、节能效果明显、维护量小及司机操作方
2、便等优点。改造后的运行取得了良好的安全效果和经济效果，为质量标准化工作奠定了基础。二、矿井提升控制系统改造的原因 随着四矿生产能力的提高, 老主井提升能力逐渐不足,为了解决这一问题,四矿虽然在生产运输上做了一些改进，但一定程度上也影响了生产，为此加大老主井的提升能力,才是最有效的办法.为保证正常提升,通过加强组织管理,尽量缩短提升休止时间和交接班时间,虽然提升压力在一定程度上有所缓解,但不可避免地加大了提升机的劳动强度和设备的超负荷运转,这种状况长期持续,严重影响了提升安全;另外,该电控系统采用传统的继电器控制方式，这种控制装置元件多，体积大，耗能多，噪音大，故障率高，可靠性低，改造和安装周期
3、长等，尽管采取措施,加强对该井机电维修工作，但电气故障多的状况一直未能彻底根治，尽管采取措施，加强对该井机电维修工作，但电气故障多的状况一直未能彻底根治，较高的电气故障与实际需要不相适应，因此进行该主井电控系统改造、提高提升能力已势必行。 1、原主井电控系统采用继电器，高压换向接触器，转子电阻切换为交流接触器，线路复杂，二次线号在3000以上，分立原器件多，触点接点多，调试维护复杂，易出故障，故障查找难度大，维护工作技术难度大，要求维修人员具有较丰富的技术知识和丰富的实践经验。 2、主井低频制动系统，采用低频发电机组供电，低频发电机组主机功率达180KW，主提升机在运行时，低频机组必须带电运行
4、，消耗电能很大。三、矿井提升控制系统改造后的特点 1、采用新型电力电子器件（双向晶闸管）替代转子回路交流接触器， 双向晶闸管是在普通晶闸管的基础上发展起来的，它不仅能代替两只反极性并联的晶闸管，而且仅用一个触发电路，是目前比较理想的交流开关器件，无触点、无噪音 2、智能性全数字交流主控台主控台是该电控系统的控制中心，该设备采用操作台式结构，除位置、速度、温度、压力、电流等必要的信号采集传感器和终端执行设备外，所有控制回路全部集中于操作台中。司机可操作主控台上的开关及按钮来控制提升机运行，并通过指示灯和人机界面及时了解提升机的运行状态及运行参数。 主控部分采用技术先进、性能可靠的日本三菱公司的F
5、X2N型可编程控制器，按“安全回路双线制”的设计原则，配以我公司研制生产的多种检测控制模块完成了提升机运行过程中应有的逻辑控制、时间和速度控制，具有按行程的速度给定、PID速度闭环控制、各种情况下的安全保护、自动化开车控制功能及各种工作状态显示。主控台具有逻辑编程简单，安全保护可靠、状态显示齐全、语言报警等功能。采用该设备后可省去老电控系统中的逻辑控制屏、专用操作台、凸轮板给定装置、测速发电机、后备保护装置。3、智能型高压换向切换柜高压电源与制动电源的切换，采用RS485通讯方式实现了与主控台的通讯。本设备内设一台PLC，可以方便地对高低压换向接触器的各种试验，有效地节约了查找故障的时间。并在
6、线路设计上采用了双重化可靠设计： (1)主电路的断开必须经过相互串联的两个接触器的主触头以保证电路的可靠断开。(2)正反接触器之间有电气联锁、机械联锁及程序闭锁，从而防止了相与相之间的短路； (3)高压回路与电气制动回路之间有电气联锁、机械联锁及程序闭锁，从而防止了高压电串入电气制动回路。4、智能型可控硅调速柜本装置与金属电阻配合使用。当绞车起动加速运行时，由主控台PLC发出信号，通过RS485通讯方式传送至可控硅加速柜的PLC，由PLC直接驱动可控硅加速柜的可控硅动作，以达到对电机转子回路电阻的自动切换，实现电机启动、调速、制动的目的。其主回路每段采用三只单向可控硅构成的三角形接法。并具有过
7、电压和超温保护。5、高压馈电开关柜 6KV双回路供电，分别引自变电所两路6KV母线。手车式结构，具有手动和电动两种分合闸方式。主要结构由主柜和遮拦柜组成，主柜部分被母线隔板分为两段，上段为母线和母线隔离开关、接地开关，中部为断路或负荷开关，下部为互感器。正面左上为继电器室，下方为端子室，左侧操作板上装有断路器，隔离开关的操动机结构及其之间的机械电气联锁和程序锁，上下柜门与母线隔离开关手操机构装有联锁装置，该型“五防”柜的防止误操作闭锁有如下几个方面： (1)采用带锁的控制开关和“红绿命令牌”来实现防止走错间位，错分、错合断路器，红绿命令牌装在柜体继电器门上和控制室里与各柜相对应的模拟线路板上。
8、 (2)采用机械闭锁（锁板装置）和程序锁来实现防止带负荷分、合隔离开关，并保证隔离开关及断路器的操作程序性。 (3)采用联锁机构（前门）、程序锁（后门）来实现及防止误入带电间隔。 (4)采用固定式接地刀闸，来实现防止带电挂地。(5)防止带负荷分，合隔离开关,防止带地线路闸。6、低压电源柜 低压电源柜用于提升机辅助设备的AC380/220V配电。双回路进线，各进、出回路配置有保护装置和工作指示，并为起重机、电焊机、室内照明供电。7、附件 (1)轴编码器两套：采用进口产品，分别安装在提升机的低速轴和高速轴上，用来测量提升机的行程和速度，具有很高的测量精度。同时测量、对比结果后进行相关的控制。(2)
9、力变送器两套：一个用于测量制动油压，测量范围0-10MPa，一个用于测量润滑油压，测量范围0-1MPa，将相关的压力值转化为电信号，传送到主控台，参与控制。(3)位置开关四套：为提升机的到位信号，具有感应信号强、感应距离远等特点。8、主要技术特征(1)现场总线技术采用了RS485串行通讯的现场总线技术，仅用一根屏蔽线即可完成通讯功能，实现了控制的智能化。在提高系统可靠性的同时，省去了大量的控制接线，具有安装调试简单，使用维护方便等一系列优点。(2)全数字化设计将轴编码器应用于绞车电控，实现数字化的行程、速度、给定、油压等，其中数字化的主令控制器和手闸控制器具有控制准确、操作方便、故障率低等特点
10、。 (3)模块化设计运用模块化的设计思想，将系统多个功能集成为不同的电路模块，如语言报警模块、可调闸模块、电流检测模块、功率检测模块、电源模块等，缩短了故障的处理时间。 (4)冗余化设计采用性能优越的进口可编程控制器作为主要控制器件，两套PLC相互冗余，构成安全回路双线制，且I/O冗余量不低于20%。 (5)抗干扰设计照抗干扰的设计原则，在输入、输出、电源等方面有针对性地实施了抗干扰措施，完全符合GB/T17626电磁兼容性要求，整套系统独家通过电兼容性试验，使得系统安全可靠。 (6)完善的防雷系统主控台内设置有完善的防雷系统，采用德国OBO公司设计生产的防雷器，有效地提高了系统抵抗自然灾害的
11、能力。 (7)工业控制人机界面 显示绞车的各种静、动态参数，如速度、行程、油压、速度图、力图、打点次数及各种开关量的状态，可对系统进行在线技术支持和远程故障诊断。此外显示屏中设置了故障记忆和故障 ，以便查寻提升机的故障状态和故障原因，方便简洁。四、矿井提升控制系统主要组成 1、主电路 (1) 定子回路：提升电动机的定子绕阻经高压隔离开关,高压真空换向器,与6KV高压电源相连,高压换向器由正转接触器KM2,反转接触器KM3，用于控制电动机正反转和电源的通断。(2) 转子回路：外接八段电阻，在加速和动力制动过程中，有8个双向晶闸管分段切除，来改变电动机的启动和制动特性，以满足提升机对速度的要求，并
12、限制转子电流。2、安全回路 安全回路用以保证提升机安全、可靠地运行。当出现故障状态时，安全回路的接触器KM5断电，动和触点打开，将电动机换相回路断电，使电动机与电源断开；并且断开安全阀电磁铁的电源，提升机进行安全制动。在提升机电控线路中,设有必要的保护和连锁装置,当正常工作状态遭到破坏时,安全回路中的触点段开安全接触器回路,使安全电磁铁释放,打开制动油压系统的二级安全制动阀,迅速回油,从而使盘形闸产生安全制动.同时,安全接触点断开工作闸继电器线圈回路,工作制动参于安全制动。（1）高压断电保护：在安全继电器吸合情况下,踩下脚踏开关,高压开关掉电,安全回路继电器立即断电。（2）减速段过速保护：下放
13、过减速点后,不踏脚踏电制动,松闸下放进行实试验,超速10%立即断掉安全回路。（3）等速段超速保护：当实际速度超过最大提升速度15%立即断掉安全回路。（4）制动油过压保护：制动油压增加到大于6.5MPa,安全回路继电器立即断电。（5） 接近井口的2m/s限速保护：通过观察提开机运行过程中2m/s速度继电器工作的正确性来判断,也可以使提升机运行到接近停车位置5米时速度超过2m/s来试验。（6）过卷保护：该保护有4处,即井架过卷、深度指示器过卷、监控机过卷、主控机过卷,当箕斗运行超过轨面0.5米时，使安全回路继电器断电。（7）轴编码器失效保护：在提升机慢速运行时,将任一个轴编码器的输出线断开,提升机
14、运行4m后,安全回路继电器立即断电。（8）深指失效保护：人为断开深指传感器，当绞车运行至2.5m时语言报警, 当绞车运行至接近井口4m时安全回路，绞车紧急制动。3、制动方式制动可采用机械制动和电气制动的方法，电气制动时，励磁电源是不能切断的，而必须保持额定励磁，以产生必要的制动转矩。可以获得平稳，安全，可靠的制动运行状态，避免了严重的机械磨损，防止了机械冲击，减少了机械部分的维修工作量，延长了提升机械的使用寿命，特别是易于实现提升系统的自动化，从而有效地改善了提升系统的性能，提高了设备的提升能力。 动力制动： 该制动方式适用于 减速停车及低速下放重物的场合，此种制动方式能量消耗小、制动平稳。但
15、需用直流电源，不能解决爬行问题，动力制动是在爬行阶段需另设小电机（微机）拖动装置或采用脉冲爬行。 矿井提升的动力制动，对于提升机安全运转和减轻机械闸的负担，有着重要的意义。特别是对于具有下放重任的副井尤为重要低频制动：1、与其他制动方式相比，低频制动主要是对于大中型矿井提升系统，尤其是对于深井，采用有低频电源供电的频率控制系统，实现低频发电制动和低频爬行，可以比较经济合理的兼顾减速和爬行两个阶段，与其他方案相比主要有下面一些优点： a、减速阶段可以较准确地按给定的速度图运行，同时还节约电能、制动性能好、安全可靠。b、有低频发电制动减速到低频爬行是自然过渡的，不需要进行任何助线路的转换。而动力制动只能解决制动减速，不能解决爬行问题，采用动力制动时在爬行阶段需要小电机（微机）拖动装置或采用脉冲爬行. c、在低频电源供电时，提升电动机可以自然特性上按电动或发电状态连续、低速、稳定运行，因而，可以安全可靠地涌来检查和根环钢丝绳、检查和修理井筒、更换提升水平、低速下放和提升重物等。 缺点是：初期投
