提升机电控系统现状分析

科技情报开发与经济　ＳＣ１一ＴＥＣＨ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ＆ＥＣＯＮＯＭＹ　２０１０年第２０卷第ｌ７期　

文章编号：１００５—６０３３（２０１０）１７一Ｏ２０９—０６　收稿日期：２０１０—０５一Ｏ１　

提升机变频控制系统故障分析及处理　

李晋波　

（晋城煤业集团寺河矿，山西沁水，０４８２０５）　

摘要：以寺河矿东风井立井多绳摩擦式提升绞车主机某次故障处理为例，详细分析　了提升机产生故障的原因，探讨了合理的处理方法。　

关键词：提升机变频控制系统；故障分析；故障处理　

中图分类号：ＴＤ５３４　文献标识码：Ａ　

寺河矿东风井立井多绳摩擦式提升绞车主机由中信至机集　

团制造，电控系统整体采用ＡＢＢ公司技术。由于在提升机控制系　

统中应用计算机控制技术，采用ＰＬＣ控制，硬件简洁，软件灵活　

性强，调试方便，维护量小，能完成提升机自动、半自动、手动、检　

修、低速爬行等各种运动方式的控制要求，提高了控制精度，加　

强了系统的稳定性。多绳摩擦式提升绞车基于其安全性能，高运　行、快速、平稳可靠，已成为现代提升机的发展方向。寺河矿东风　

井立井多绳摩擦式提升机采用ＡＢＢ主井提升控制系统，本文将　

介绍主井提升控制系统、控制操作、ＤＣＡ６００系统、制动系统，以　

一及控制系统操作员站部分，并以某次故障处理为例，进行摩擦式　

提升机故障处理的分析和阐述。　

１提升控制系统　

提升控制系统总结构见图１。　

１．１提升机运行操作　

提升机有６种操作模式，分别是后备模式、自动模式、手动　

模式、井筒检查模式、首绳检查模式、尾雠查模式等，操作员可　通过操作台上的操作模式选　

择开关进行选择。选择的结　

果在操作员站Ｏｖｅ￣ｉｅｗ界　

面上可以看到（见图２）。　

１．１．１手动模式　手动模式是指由司机控　

制提升机运行。如果提升机　

准备就绪，且没有闭锁信号　

时，司机可以通过操纵手柄　进行提升控制，详细操作见　说明书“提升机运行控制操　

作”。手动控制提升机的主要　条件是：选择开关选择到手　动模式；安全回路正常吸合；　图２操作界面图　

探析煤矿主提升机电控系统

摘 要：矿井提升机的电控系统主要包括主控、驱动控制、监控、井筒信号、制动控制、人机对话、显示、硬件安全回路及其它子系统等硬件和软件。煤矿主提升机电控系统表现出运行稳定、可靠、维护方便等优势，实现了提升控制系统工业自动化的发展，为煤炭企业生产带来了较好的经济效益。

关键词：矿井主提升 ；电控系统 ；煤矿 ；应用

中图分类号： x752 文献标识码： a 文章编号：

1 矿井提升控制技术研究的必要性

目前我国提升机设备的制造和技术水平远远落后于世界提升机的发展水平 ，无论在硬件还是软件上都有较大差距。国内提升机电控系统设备技术水平较国外还有较大差距。数字化电控设备虽然已有部分产品 ，但尚未实现系列化、系统化、规模化。在提升机数控技术上仍处于学习发展阶段 ，多为消化吸收国外的成熟技术 ，技术相对较简单的软硬件已能够设计编制 ，但一些关键软件技术如驱动控制等尚未有较大突破若使用还需购买 ，生产的较高档电控设备的硬件多为国外公司的成熟产品。国内产品尚未达到国外 80 年代末的技术水平。德国 siemens（西门子）公司和瑞典 abb

公司是世界提升机电控设备生产领域的两大主要公司 ，代表了提升机电控技术和装备的世界先进水平。他们均生产系列化的提升机直流和交流驱动数据化电控设备 ，德国 siemens（西门子）公司的代表产品为 simatics5 系列（用于主控、制动控制、井筒信号等）和simadynd 系列（用于驱动控制和监控）；瑞典 abb 公司代表产品为 masterpiece 系列（用于主控和监控）、pride 系列（用于直流驱动控制）和 tcdc 系列（用于交交变频交流驱动控制）。对应于硬件设备 ，两公司开发了适应不同系统要求的模块化、系列化、易读、易编的专用程序软件。该系统不仅可用于煤炭、冶金行业的提升机系统 ，还可广泛应用于有驱动控制的领域及许多过程控制需要的场合 ，不仅可以成套使用 ，还可以根据实际情况使用某些系统 ，前景十分广阔 ，国外进口设备不仅价格高 ，而且技术服务和配件购置不方便 ；国内数控设备有取代国外数控设备的趋势。对提高我国提升机等领域的技术水平和经济效益具有重要意义。

1

摘 要

矿井被称作地下矿井系统的咽喉,是井下与地面最重要的通道.矿井提升机承担着矿井与井下人员、矿料、设备等物资运输的重任,是整个矿井系统中的核心部分，矿井提升机的安全可靠运行至关重要。所以设计一套安全可靠的矿井提升机控制系统具有极大的意义.PLC出现后以其显著优点迅速成为工业生产控制系统的主流发展方向，其可靠性高,抗干扰能力强；编程简单，使用方便；控制程序可变,具有很好的柔性功能完善;扩充方便，组合灵活,极大减少控制系统设计及施工工作量；体积小，重量轻；非常适用“机电一体化"设备。基于PLC设计矿井提升机控制系统，极大满足对大型机械控制安全与可靠性的要求,且节能环保，便于操作与维护。

关键词：矿井提升机;PLC；控制系统.

Abstract

The mine is called the throat of the underground mine, which is the most

important channel of the underground mine。 The mine hoist bears the heavy

responsibility of the mine and the underground personnel， the ore material，

equipment and so on。 It is the core part of the entire mine system， and the safe and

reliable operation of the mine hoist is very important。 Therefore, it is of great

significance to design a safe and reliable control system of mine hoist。 PLC appears

Ｓｈｅｂｅｉｇｕａｎｌｉ　ｙｕ　Ｇａ＿Ｚａ。　羹　

浅谈煤矿井下提升机电控系统改造　李建设　（河北省唐山马家沟矿业有限公司，河北唐山０６３０２１）　摘要：结合马家沟矿１１号井提升机的实际情况，简要分析了利用变频电控技术改造提升机电控系统的方案。　关键词：煤矿；提升机；电控系统；改造　

０　引言　煤矿提升机担负着矿井地面和井下运送物料、人员、设备　等重要工作，其工作正常与否直接关系到下井人员的生命、财　产安全和矿井的正常生产。目前我国还存在着大量前苏联制造　及仿苏系列的提升机，调速方式一般为串电阻调速，其电控系　统是由老式电磁继电器组成的逻辑控制系统，由直流测速发电　机检测其速度。实践证明，这类提升机存在可靠性差、接触器触　头易烧毁、故障率高、维护量大且困难、系统功能不完备、参数　标定困难、能耗高、效率低、噪声大等缺陷。依据２００８年国家安　监总局、国家煤监局发布的关于《禁止井工煤矿使用的设备及　工艺目录（第二批）》的通知，应淘汰高耗能、安全性能低下、危　及安全生产的落后技术、工艺和装备，以提高煤矿安全保障能　力，预防煤矿事故的发生，这其中就包括了电磁继电式逻辑电　路构成的提升绞车电控系统。近年来，以全数字防爆四象限变　频绞车电控系统替代老式电控系统的技术升级改造取得了很　大成功，这不仅提高了系统可靠性，减少了机电事故的发生，而　且极大地提高了矿井提升机的安全可靠性。本文笔者将结合自　己的实际工作经验，以唐山马家沟矿１ｌ号井提升机为例，简　要分析利用变频技术改造提升机电控系统的方法。　１　背景介绍　１１号井是唐山马家沟矿的主要副井，井内安装了苏联制造　的提升机，负责井下五水平至八水平人员与物料的混合提升，该　提升机１９５８年出厂，１９６１年在我矿安装，１９６２年１０月正式投　产。提升机型号为２…３００，０，Ａ，滚筒宽度为１．５　ｍ，滚筒直径为　１）ｌｌ　３　ｍ；配备电机型号为ＪＲＺ１　１６／４１—１２，配备电机功率为５００　ｋＷ，　电机定子额定电压为６　０００　Ｖ。绞车调速方式为串电阻调速，电　控系统是由老式电磁继电器组成的逻辑控制系统。当前电控系　统主要使用动力制动下放提升机，因此运行过程故障较多，且　维护工作量大，从而造成了吨煤提升成本的增加，直接给矿井　经济效益带来不良影响。同时马家沟矿属于瓦斯动力现象比较　严重的矿井，因此井下必须采用防爆电气设备。基于此，为了在　确保设备安全运行的同时达到降耗节能的目的，笔者采用变频　电控技术对该矿井提升系统进行了改造。　２　改造方案　２．１方案的选择　现对高压绕线电机进行变频改造，有以下３种方案可供选　择：（１）方案１：电机更换为相同功率、相同转速的低压防爆节能　型鼠笼变频电机，电控采用全数字防爆四象限变频绞车电控系　统。该方案的主要优势为在变频绞车电控系统中，以防爆四象　限变频器为主要拖动设备，通过双ＰＬＣ数字控制技术，实现　《煤矿安全规程》中规定的绞车双线制保护及控制。具体优点　有：１）调速精度高，调速范围广。调速精度不低于０．５％，调速范　围为Ｏ．３～额定转速。２）双线制保护。由于采用１条硬件安全电　路和２条软件安全电路相互冗余，使得系统更加安全可靠。３）　双线制控制。正常提升时，采用双ＰＬＣ系统相互监视，相互冗　余。当其中一个ＰＬＣ系统发生故障时，另一个ＰＬＣ系统仍可投　入进行应急开车，最大程度地给用户减少损失。４）操作简便。司　机操作简单，系统安全性大大提高。５）节能效果明显。系统将再　生能量通过四象限变频调速装置回馈电网，采用ＡＦＥ自换向　技术保持回馈电流与电网电压的反相位，真正实现回馈制动。　另外，ＰＬＣ控制系统极大地提高了控制系统本身的安全可靠　性，使绞车控制性能和保护性能更加完善，使控制系统的硬件　组成和线路更加简化，操作和维护更加容易。（２）方案２：电机更　换为高压防爆电机，直接选择高压变频器。该方案对高压变频器　的可靠性有一定的要求，且运行现场应保留原电阻的启动设备，　以备高压变频器使用；该方案的缺点是不能满足防爆要求，且高　压变频器与高压防爆电机价格较高。（３）方案３：电机更换为低　压防爆电机，电阻更换为防爆电阻，同时采用转子串电阻段码ＰＬＣ　控制技术对电控系统进行升级。该方案的优势为价格相对便宜，缺　点是耗能高，调速脉动性大。　将３种方案进行比较，应选用方案１。　２．２变频器的选择　该副井提升机下放过程中会有较大负力运行状态出现，为　确保在此状态下能量反馈给电网以取得优异的节能效果，本　改进方案选择四象限变频器，并对该变频器提出了基本的性　能要求：（１）变频器的低速转矩性能首先必须满足提升的要求，　同时变频器还应有制动力矩输出，从而有效避免提升机倒转。　（２）当提升机出现负力时，要求制动单元能够自行投入。（３）为　了满足不同的２个系统实现转换的要求，可以用开关量对变频　器输出频率进行设定。方案最终改造设备表如表１所示。　表１改造设备表