南山煤矿提升机综合后备保护装置升级改造

研 究所 生产 的Ｍ１ ２ －３ Ｂ 型后 备保 护仪 ， 此 装置 的信 号来 源于 电机轴 ， 在 电机轴
上安装一定数量的磁座， 霍尔探头检测到这些信息 ， 经微机计算出井深， 在一定 位置设置减速点， 至 ０ 此位置时发出信号， 减速继电器动作进行减速， 这样， 两种
减速 信号来源 相互作 用 ， 可靠 性就 大大的增 强 了， 二是减速 开 关动作后 ， 减速 继
常 可靠 状态 ， 一 旦制 动装 置失 灵 ， 将会 造成重 大事 故 。 所以， 应对制 动装 置提 出
了下列 要求 ：
是在深度指示器上安装过卷开关 ， 此开关作用于深度指示器的指针 ， 三是采用 Ｍ１ ： ２ － ３ Ｂ 型后备 保护 仪 ， 经微 机计 算 出过卷 位置 的过卷 开 关 。 三种 过卷开 关 彼
自动切 断电源 ， 实行 可靠抱 闸 。 分析 国 内外 的过 卷事 故主要 原 因就 是过 卷装 置 失效 。 为 了避 免过卷 装置误 动作 或者 不动作 ， 我 们分 别采用 三套 独立 的过卷 开 关作 用于 电控 系统 ： 一是 在井架安 装过卷 行程开关 ， 此开 关作用 于提升容 器 ； 二
１ ． ２提升绞车必须装设司机不离开座位既能操纵的常用闸和保险闸， 保
险闸必 须 能 自动 发 生制 动作 用 。
１ ． ３提升 绞 车 的常用 闸和保 险 闸制 动时 ， 所 产 生的 力矩 与实 际提 升 最大
此独 立工 作 ， 保证 了过 卷装 置的 可靠性 。
１ ． １保险 闸或保 险 闸第一 级 由保护 回路 断 电时起 至闸 瓦接触 到 闸轮上 的 空动 时 间 ： 压缩 空气 驱动 闸 瓦式 制动 闸不得 超过 ０ ． ５ ｓ ， 储 能液压 驱动 闸瓦 式制 动 闸不 得超 过０ ． ６ ｓ ｌ 盘 式 制动 闸不得 超过 ０ ． ３ ｓ 对 斜井 提升 ， 为保 证上 提紧 急制 动 不发 生松绳 而必 须延 时 制动时 ， 上 提空 动 时间不 受此 限。 盘 式 制动 闸的 闸瓦 与制 动盘 之 间的 间隙应不 大于 ２ ｍｍ。 保 险 闸施 闸时 ， 杠杆 和 闸瓦不得 发生 显著

在２ ０世 纪 末 ， 我 国就 成 为 了全 世 界 最 大 的煤 炭 出 产 国 ， 我 国 的 境 。 煤炭资源极为丰富， 并且 劳动力远 比其他国家价值要低 ， 按照常规 ， 根据实际调查情况来看 ，我 国与国外所生产的电控 系统差距 ， 这应 当成为我国在 国际市场上的竞争优势 ， 但是却由于我国生产技 主要就体现在制造技术 之上 。所 以， 在进行系统调节以及数字化 改 采取局部关键设备引进的方式 ， 能够 有效 的弥补我 国 术、 管理 、 体制等方面原 因的影响 ， 而导致绝大部分煤矿产能较低 。 造 的过程 中， 这促使我 国的煤 炭行业发展并不乐观 。 而对国际电煤生产 的发展来 电控系统制造技术上 巨大 的差距 ， 降低系统制造成本 ， 极大 的提 升 可靠性 。 对于调节系统 的数字化改造 ， 可 看， 明显发现 ， 我 国煤炭工业 只有不断加强对高新技 术的利用 和改 电控系统所具有的安全性 、 造， 才能够使得我 国煤炭生产技术 和国际领先水平靠近 。下文主要 采 用 如 下 的技 术 改 造方 案 ： 对 煤矿 提 升 机 的 电控 系统 改 造 提 升进 行 了全 面 详 细 的探 讨 。 ３ ． １为了不影响矿井 的正常提升生产 ， 调节部分的改造 ， 应在原 １ 提升 机 电控 系 统 发展 的新 趋 势 有模拟调节 系统 的基础上 ， 再增加一套数字调节 系统 ， 两者互 为备 电力 电子技术较早就用于矿井提升机的传动 ，并且发展迅速 ， 用。 从２ ０世纪 ６ ０年代 的模拟控制 Ｓ Ｃ Ｒ —Ｄ直 流提升机发展到 目前最 ３ ． ２ 由于电动机励磁 功率较小 ， 因此 ， 励 磁调节部分 的核心部件 先进的同步机内装式交 一交变频提升机 。后者 主回路 和磁场 回路 选用具有功率单元的全数字直流调节装置 ， 进行转速调节和磁场电 均采用电力 电子器件 ， 实现变频和整流 。 由于采用交流 电机 ， 没有电 流调节 ， 直接 给电动机励磁绕组供 电 ， 并为 电枢调节部 分提供转速 刷问题 ， 提升机容量可 以大幅度增加 ， 例如南非矿井 内装式 提升机 调节输 出信号。 电 机 功 率达 ６ ３ ０ ０ ｋ Ｗ。 ３ ． ３ 大 力推 广使 用 国 外 的微 处 理 器 全 数 字 直 流调 节 装 置采 用 的 ２ 提 升 机 电 控 系统 的 现 状 模块化硬件结构 ， 其具有硬件结构单一 、 参数稳定且调整方便 、 调速 直以来 ， 我 国煤炭开采过程中都是使 用晶闸管整流供 电技术 精度高 、 可靠性好 、 便于维护 、 可方便地与上位机联网等特点 。新增 所 制 造 的提 升 机 ， 该 设 备 在 各 个 煤 矿 开采 区 域 都 有 使 用 ， 但 是 这 类 数字调节系统选用全数字直流调速板为核 心 ， 通过合适 的外围电路 设备绝大部分都是 使用 的 ２ ０世纪 ８ ０ — ９ ０年代所 生产 的 Ｓ Ｃ Ｒ — Ｄ电 设计 ， 可以形成 高性能的数字调节系统。 控系统对其提升机进行控制。 这类提升机的调节系统通常都是利用 ３ ． ４考虑 到矿井提 升机 Ｓ Ｃ Ｒ —Ｄ电控 系统电动机 电枢 同路 ， 采 模拟 的方式来进行控制 这类设备的由于技术 已经较为陈 旧， 并 且 用两个 ６ 脉动变流器顺序 串联 １ ２脉动供 电的特点 ， 同时 ， 从简化 利用两组 由不带功率单元 的调节板为核心组成 的电 设备 自身还存在着制造水平较低的特性 ， 从而导致其升降设备 自身 外 围电路考虑 ， 有着一定的缺陷 ， 缺陷主要表现在以下几个方面 ： 枢调节 系统 ， 分别对原有两个 ６ 脉动变流器 （ 整流柜 ） 进行调节控 ２ ． １结构复杂 ： 矿井提升机的 电控系统所使用 的调节部分都是 制 ， 保证在一组电枢调节系统故 障时 ， 提升机仍然可 以满载半 速运 由极 为陈旧的直流可控凋速系统 的控制方案经 过一定的调整之后 行 。 ３ ． ５ 安装 接 线 时 ， 要 重 视抗 干扰 措 施 ， 对 外 部 模 拟 量 信 号 的 输 入 所转变而来 ， 而利用这一调 节系统所制造而成 的插件有 ８ ０余块 ， 这 促使整个 电路控制系统 自身的结构较为复杂 、 庞大。 接线采用屏蔽 电缆 ， 对输 出的脉 冲信号采用双绞线 ， 尽量加 大与平 ２ ． ２精确度低 ： 由于模拟器件本身 的特性决定 了提升 系统 的精 行 的 电力 电缆 的 间距 。 ３ ． ６为提高调节系统性能 ， 同时 ， 根据提升机后 备保护的要求 ， 确度低 ， 有时出现 由于速度控制精度不高而产生 的超速现象。 ２ ３ 调试 复杂 ： 模 拟系统的各个插 件必须单 独调整 ， 然后 总体 在提升机上设置轴编码器进行 速度检测 ， 利用计算机 系统进行位置 联调。上述情况 ， 需 要多次反复进行 ， 才能使系统较理想的状态。调 控 制和行程保护 ， 为数字调节 电路提供转速给定信号和位 置控制信 试 周期 长 ， 工 作量 大 。 号等。程控转速给定和模拟系统的给定积分器转速给定 ， 两者互为 ２ ． ４ 维 护 困难 ： 由 于 前述 各 点 ， 当出 现 故 障 时 ， 需 要 有 较 高 理 论 闭锁 。 基 础 和 实践 经 验 的 人 员 才 能 找 出 问题 所 在 ， 因而 系 统 维 护 困 难 、 维 ４结 论 修时间长。 总而言之 ， 通过 文中的方案 对电控 系统进 行改造之后 ， 能够极 ３对提升机电控 系统的改造 大的加强提升机 自身的可靠性 、 稳定性 ， 使其适 用性 能够得到极大 由于传统模拟调节系统 自身存 在着较为严重 的控制问题 ， 对于 的增强 ， 其 自身的故障率会在这一过程 中逐渐 的降低 ， 在一定情况 甚至能够完全规避故障的出现 ， 但还需要 日常 良好 的维护工作。 提升机运 行过程 中的安 全性 、 稳定性 、 可靠性 来说 ， 有着 直接的影 下 ， 响 。因此 ， 为 了确保提升机在长久使用的过程 中 ， 不 出现任何事故 ， 总之 ，该煤矿提升机的电控 系统改造所带来的经济效益极为明显 ， 这 为 我 国 的 就必须要 对传统 的提升机电控系统的调节部分进行数字化 的改造 ， 同时 还 极 大 的加 强 了煤矿 生产 过 程 中所 具 有 的 安 全性 ， 使 得 控 制 方式 更 加 的稳 定 、 可靠 。 煤 矿 提 升机 电控 系 统 技术 发 展 打 下 了坚 实 的基 础 。 参 考 文 献 我 国 目前 的数 字 调 节 系 统 能 够 通 过 多 种 方式 进 行 实 现 ， 主要 有 三种模式 ： 整体引进 、 局部引进 、 自主开发 。如果采用整体引进的控 『 １ １ 胡省三， 谭得健， 丁恩杰， 张中． 应用高新技术改造传统煤炭工业． 制 系统 ， 那么就需要 大量 的资金来进行采购 ， 这对于普通 的用 户来 Ｉ ２ Ｉ 夏荣海． 矿井提升机械设备【 Ｍ１ ． 徐州： 中国矿 业大学 出版社 ２ ０ ０ ２ ． 说， 其高昂的价格几乎无法承受 。而使用局部关键设备进 口的做构 『 ３ １ 马建 民， 赵增玉． 现代提升机数字控 制 系统［ Ｍ 】 ． 徐 州： 中国矿业 大学 ２ ０ ０ ２ ． ８ ． 成 的系统 ， 并且 在进 口核心电路的引导下 ， 周边电路采取 自主制 造 出版 社 ． 的方式 ， 不但 能够降低资金 的投入 ， 还能够极为有效 的提 升数字调 节系统所具有的性能。 而 白行开发系统则 主要是我 国国内厂家所制 造 的单片机数字系统 ， 由于 国内厂家 自身 的资金并不 雄厚 ， 所以没 有 太 多 的资 金 来 投 入研 发 中 ， 这 就 导 致 完 全 自主 系统 无 法 和 国外 的 控制系统相 比较 ，这类 系统 也无法充分的适应各种不 同的生产 论 坛

提升机 安全 保 护装 置 文献标识码 单线 Ｂ 双 线
升 机 重 大 事 故 的 发 生 ， 实提 高 了矿 井 提 升机 安 全运 行 的 可 靠 性 能 。 切 关键 词 中 图分 类号 Ｔ ６ ３ Ｄ３
１ 问题 的 提 出
制动 ， 出声光报警信号 。 发 （） ７ 当深度 指示 器 不能 正确 指示 实 际位置 时， 发
２ Ｍ１ ３ ２— Ｂ型 综 合 后 备 保 护 装 置
富力煤矿针对提 升机 保护 装置 不完 善 ， 护单 线 保
（ ７ 电源 电压 波 动适 应 能 力 ： 电 源 电压 波 动 范 １） 当
运行的状况 ， 照《 矿 安 全规 程》 求 ， 每 台提 升 按 煤 要 给 机装配 了徐州卓 尔公 司研 制 的 Ｍ１ ２—３ Ｂ型提 升机 综 合后备保护装置 。该装置功能如下 ： （ ） Ｊ Ｈ升容 器速 度显 示 值与 提 升容 器实 际 速 １ ＲＧ 度一致 ， 显示分辨率 ０ １ ／ 。 ． ｍ ｓ （） ２ 提升容 器的位置 显示值 与提升 容器 的实 际位 置一致 ， 位置测量精 度不 大 于 ０ １ 位 置 显示分 辨 率 ． ｍ，
性事故 。
作者 简介： 郝军 （９ ６一） 男 ， １６ ， 工程 师 ，９ ９年毕业 于佳木斯 机 械 １８ 局 工学 院， 在龙煤集 团鹤 岗分公 司富力煤矿从事技术工作 。 现
２１年 期 ００ 第１
互撼晨 甜技
５ ３
Ｍ１ ３ 型 综 合 后 备 保 护 装 置 在 矿 井提 升 机 的 应 用 ２— Ｂ
刘 一 新
（ 煤 集 团鹤 岗分 公 司 富 力 煤矿 ， 龙 黑龙 江 鹤 岗 １４０ ７ 升机 绝大多数保 护是 单线的 ， 富力煤 矿给提 升机 配置 了 Ｍ１ ３ ２— Ｂ型综合后备 保护装置 ， 实现 了双线保护 ， 有效 避免 了提

Ｖ／ ＝△ ・ ｎ △ ／ｒ
其 检测精 度可 达 Ｉｍ／ ；速 度 的屁示 采 ｆ 二 Ｓ － １ 位 Ｊ Ｌ Ｄ数字 显示 ， Ｅ 显示范 围 ０ ９ ｍ ｓ显 精度 ０ １ ～ ９９ ／ ． ．ｌ ０ｎ
２ 行程 榆测 与 ） 速 度 一 程 传 感 器 输 出 的 、 行 Ｂ蜘 高 速 脉 冲 数 被 送 到 高 速 计 数 器 进 行 相 ｆ 较 后 ． 定 力『础 法 汁 比 确 【
众所 Ｊ ， Ｊ提 升机 不仪 担 负着煤 炭 、 刊知 矿 丰 矸 、 设 备 、 料 的 提 升 ， 且 担 负 着 人 员 的 升 降 ． 此 其 物 而
２ 综 合 保 护 装 置 的 工 作 原 理 （ ） 速 度 行程 数 据 的 采 集 处 坪 １ ｊ 矿 井 提 升 机 运 行 时 、 ・ 驱 动 电 机 轴 相 连 的 速 上 度 一 程 传 感 器 与电 机 州 步 转 动 驰 动 电 机 每 转 动 行
高 速 汁数 器对速 度 一 传感 器输 １ 的 Ａ、 ｊ程 １ ｛ ； Ｒ相 高 速脉 冲进 行计 数 ， Ｐ Ｃ Ｕ划 高速 汁数 措以恒 定 的 门 间 隔 ｒ 一 般 设 定 为 ｌＯ ） （ Ｏ ｍｓ Ｊ 复 位 ， 速 汁 数 器 ． 趸复 高 门间 隔时 间 ｔ 的计数值 △ｎ 每 个昧 冲啊 应的行 内 、 程 为Ａ 则提升 容器的 即时速 度 为 ．
冲的 相位 ． 自动 确 定 计 数 器 的 加 、 汁 数 式 再 根 喊
吲
槲 矿井提 升机 与提升机 滚筒 的传 动 比 、 机 转速 、 电 滚
介绍一种 Ｐ （矿井提升 机综合保 护装 置 Ｉ
１ 综 合 保 护 装 置 的 组 成
筒直径 ． 算 出提升容器 的 位移 ， 计 从而 计算 出提 升深

号显示ｌ
ｌ 勾数显示
全回路
障指 示
图１
ｆ ２ ） 提升至 终点时 ，超 过设定 的过卷 距离 ，过卷指示 灯
器实现安 全制动 。安 全 回路采用 并联接 点方式进 行信号 采
样 ，经 光 电 隔 离 后 送 主 机 处 理 ，将 结 果 送 出 显 示 。 通 常 在
亮 ，喇叭报警 ，制动继电器动作 ，实现安全制动 。
（ ３ ） 提 升机 运行 中 ，深度 指示 器失效 ，失 效指 示灯 亮 ， 喇叭报警 ，到达２ ｍ ／ ｓ 限速距离时 ，制动继 电器动作 ，实现安
全制动 。
井底或井 上发 出的打铃 信号 由打铃信号 采样 ，主机控制 继
电器进行 闭锁 。重要 数据等 主要 通过４ Ｘ ４ 的１ ６ 位 键盘输 入 主机 ，送Ｅ Ｐ Ｒ Ｏ Ｍ 存储 。该装置原理如图１ 所示 。
（ ６ ） 各水平发出提升信号 ，其指示灯亮。
（ ７ ） 井Ｖ Ｉ 发 出提升信 号 ，信 号显示 窗显 示相 应 的点数 。
打一次 电铃信号 ，继电器不 动作 ；打两次 ，上行及提 物指
２ ０ １ ３ ￣１ １ 月 ｌ中国 设备工程
４ １
改 造 与更新
∞ ∞ ≈ 婶 ｎ × ｔ ； ； ≮ ＊ ｖ ≮ 坩 ≮ ｕ ｕ 。 。 ０
霍 尔传感 器对速度 、深度 、深度 指示器及 深度校 正位置 进 行 采样 ，并将 信号经 光电隔离后 直接送 入主机 ，由主机 进 行处理 ，将结果送给多位七段Ｌ Ｅ Ｄ 管显示。当提升机运行过 程 中 出现超 速 、过卷 、深度指示 失效时 ，由主机 控制继 电
离
离
速度显示ｌ ｌ 深度显示ｌ
磁 钢

行开发系统， 主要是一些国内开发的单片机数 字系统， 由于不可能投人巨 大的财力和能力进 行开发 因而很难开发出适合于每一个矿井严 酷环境下的可靠产品.
流。由 于采用交流电机， 没有电刷间题. 提升
机容丘可 以大幅度增加， 例如南非帕拉波矿井 内装式提升机电机功率达6300kW, 我国东欢 佗、大雁、陈 四楼等矿均引进了内装式提升
3 CIF N(:F 色 TEC1N OLOOY A C
TION
工 业 技 术
浅谈煤矿提升机 电控系统的改造
王朝连
( 平悦集团 离庄矿机电科
河南平顶山 467045)
*WA沙酱铲赞}蓄gCA } 煤文业本笔3791(2007)08(b卜0020- 高技 `用升电系的‘ 1 聋W l fg. }文徽标识码: i} 的炭章编号:文者合际浅一?}01新*#w 提机控统改 } 分类号:TM5 l ,1 蚕c}f A 提 寥 & Y 工 结实， 下 谈 T < 中图 167221世 纪能源 结构将发生巨 大变化， 在 不能正常工作。例如， 煤炭 由于系统参数的变化， 运 行 。 能源结构中的比例将会下降， 我国也不例外。 引起电 流限幅值的变化， 常出 经 现起动和减速 安装接线时， 视抗千 要重 扰措施， 对外部 但是由 于我国 石油、天然气的储且有限， 煤 过程中， 由于电捷超限， 引起安全回路动作， 造 模拟量信号的输人接线采用屏蔽电绳 ， 对输出 炭的主导地位在短时间内不会有根本的改 成提升机紧急停车。 的脉冲信号采用双 绞线， 尽且加大与平 行的电 变。 据有关部门 预侧， 到2010 年我国 需要煤 工作德定性差:该方案采用了 是分立 大 电 力电缆的间距。
采煤国的发展经验， 以及其它传统产业发展的

国家财产的严重损失 ， 甚至导致人身伤亡重大事故。因此 ， 世界 各 国对矿井提升的安全都十分重视， 并提出了严格的要求。

ｅ）松绳保护 装置 ： 缠绕式 提升机应设置松 绳保护装 置 ， 并接入安全 回路和报警 回路 ； ｆ 满仓保护装置 ： ） 箕斗提升的井 口煤仓仓满 时应能报警 ； ｇ）减速功能保护装置 ： 当提升容器 （ 或平衡锤 ） 到达设 计减速位置 时， 能示警并减速 ； 应 ｈ） 深度指示器失效保 护装 置 ： 当深度指示 器失 效时 ， 在 加速 、 等速段应 自动报警 ： 减速段应报警并 自动断电 ； ｉ ）过负荷和欠压保护装置 ： 回路开关柜内过电流继 电 主
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保护 的可靠性就必然得到 提高 ， 提升装置 的安全运行水平也 就相应得到提高 。
２ 国 家对 提 升 机 综合 后 备保 护装 置 的保 护 要求 和 实 际应 用 中存 在 的 问题
《 矿安全 规程 ＞（ ０ ４版 ） ＡＱ ０ ４ ２ ０ 《 矿在 煤 ２０ 和 １１－０５ 煤
器应灵活可靠 ；
我 国矿井 提升装置 的保 护并不完善 ，其表 现是多 方面 的 ，其 中重要 的一个方面就在 于绝大 多数保护是单线 的 。 即 每项 保护 只有 一套保 护装 置 。尤 其是 滚筒直径 在 １ ． ｍ及 ６ １ 以下 的提升绞车 ，一旦某项 保护装置因任何原 因而失 ．ｍ ６ 效， 提升装置 即失 去该项保护 ， 而导致事故 ， 从 若提升机事故 时正好载人 ， 后果 将是非常严重 的。显然 ， 如果每项保护都是 双线 的 ， 即每项 保护都有 两套 相互独立 的保护装 置 ， 一旦一 套保护装置 失效 ，另一套保 护装 置可 以继续发挥保护作 用 ，
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２０ ０ ６年第 ２期 （ 总第 ４ 期 ） １