北宿煤矿二号副井电控系统改造

王春梅,吕子明

摘要 本文介绍了北宿煤矿二号副井提升机TKD型电控系统图存在的缺陷，详细介绍了改造后的新电控系统的应用情况。实践证明新电控系统安全可靠，设备简洁，故障率地，效益明显。

关键词 提升系统电控；改造；效果；控制；界面；自诊断

中图分类号TD6 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）43-0120-01

北宿煤矿二号副井井筒深度为269.7m，用来提升人员、矸石、物料和设备，提升机是洛阳矿山机械厂70年代生产的2JK-3/20型缠绕式提升机，选用三相异步电机，电机功率400kW。提升机电控系统是洛阳矿生产的老TKD型电控，通过采用外部串电阻调速的交流绕线转子异步电动机提供动力。这种电控系统的控制是采用继电器、接触器等元件用逻辑电路组成有触点的控制盘，配以完成速度闭环控制的磁放大器，闭环自动控制器等元器件组成硬接线式的电气控制系统，完成提升整个过程的控制。这种系统存在许多先天性缺陷，从而影响整个提升系统特性的发挥，提升机电控经常出现故障，既无法完全保证提升人员的安全性，又因事故率频发影响了矸石、原料的提升，不适应矿井自动化装备要求。

1 改造前提升机电空系统存在的缺陷

1）关键备件、备品的厂家已经不再生产，造成备件缺乏；

2）设备老化，故障率高，可靠性差；

3）低频拖动系统故障频繁，维护困难；

4）系统安全保护环节不全面，工作不可靠，故障显示不直观，分析查找故障难度大，不易维护；

5）调速性能差，机械冲击大；

6）没有良好的调节控制程序，调速性能不理想。

这些问题的存在与现在矿井的发展极不协调，一套全新的电控系统代替老系统是非常必要的，因此，在2007年春节，北宿煤矿对二号副井提升机电控系统进行了改造。

2 电控系统选型

进过比较，我们选用了由东方公司生产的TS3A全数字自动化提升电控系统，此系统是具有人机界面友好、操作维护方便等特点，采用直流驱动，使设备的先进性和可靠性有了很大提高。

1）运行更加经济。全数字自动化提升电控系统运行效率高，无功能耗要比TKD系统低，每年能节约大量电能、维修量减少的同时也减少了维修费用，比TKD系统更加经济适用；

2）全数字自动化提升电控系统使用的硬件结构简单、可靠性高，大大降低了故障产生的频率、减少了维修量。采用PLC可编程软件控制系统对提升机运行过程中的提升速度、提升时间、安全保护装置工作状态、提升机工作状态等进行控制。由于主要是从软件方面对提升机进行控制，使系统运行更加平稳，减少了对软、硬件系统的冲击；

3）基本控制单元模块化，控制精度高，工作稳定性好。此控制系统将多个功能集成为不同的控制模块，如：可调闸控制模块、速度控制模块、数字、模拟量输入、输出等模块，替换了TKD系统中的磁放大器、电磁继电器等元件，使整个硬件系统具有配置简单、器件性能稳定、运行安全等优点。全数字调控电控系统设有微处理器，整个功能与调速模型由软件完成，控制参数具有自我调节功能，所以控制精度高；

4）2套可编程控制器对提升过程进行数字行程控制，确保运行安全。主控PLC选择西门子S7-400产品，行程监控选择西门子S7-400 PLC，两者与上位机一起构成系统的上级网络。3个编码器将脉冲信号本别送入主控S7-400 PLC和辅控S7-400 PLC中，经S7-400 PLC处理后，转换成容器提升位置，形成按行程给定速度运行曲线，当3个编码器经校正后不在同一高度时，系统显示编码器故障，提升机不能运行。主控S7-400 PLC安全回路、辅控S7-400 PLC安全回路和继电器直接控制的硬件安全回路组成系统总的安全回路。主控S7-400安全回路完成设备状态和系统保护等主要保护；辅控S7-400安全回路完成对系统行程的保护；继电器安全回路完成对制动系统、润滑系统的保护。主、辅控安全回路和硬件安全回路相互配合，完全满足《煤矿安全规程》中对提升机电控系统对安全回路的要求；

5）适用的人机界面监控系统。上位机监视程序，采用支持VisualC的WINCC监控软件包。WINCC是强大的HMI/SCADA系统，可以对整个运行过程进行图形监控、数据采集和管理，实现对系统工作流程画面、装卸载系统画面、高压配电画面、低压配电画面、运行曲线画面、液压制动系统画面、驱动控制系统画面、故障报警画面，以及报表等画面的设计开发、编程。利用WINCC监控系统，将提升机的运行速度、加速度、减速度、电枢电流、可调闸电流、变压器运行温度、高压电实时电压等运行参数和状态动态的显示在屏幕上，各种运行状态显示界面可以通过鼠标进行切换，提升机司机和维修人员可以很直观的观察到整个系统的运行情况。当发生故障时，能通过软件系统自身具有的控制程序，自动判断故障类型，故障类型可以在故障信息界面中显示，同时还有语音报警，提醒司机系统运行异常，好立即通知维修人员进行维修。因为故障信息中有系统故障显示，所以维修人员可以很快的排除故障，从而缩短了故障处理时间，有效提高了原煤提升量；

6）故障自诊断能力强，大大降低使用维护成本。全数字自动化提升电控系统，所有硬件的工作状态可通过软件进行反映，软件的运行情况也可通过硬件来监视，这样系统所有故障都能够通过人机界面显示，维护方便；

7）具有很好的可扩展性。全数字自动化提升电控系统硬件采用以控制总线进行联系的模块化结构，整个运行过程中所有硬件的运行情况监控都是通过软件来完成的，在系统投入运行后，随着科学技术的发展和系统要求的提高，可以进行功能的扩展，具有较高的运行灵活性；

8）可与其他系统联网，实现矿井的综合信息化管理。全数字调速电控系统采用标准的工业现场总线或工业控制网络，可以方便的将该控制系统与矿调度信息控制网络进行连接，把系统的运行参数、运行状态传递到控制中心，便于实现综合信息化管理；

9）由于全数字自动化提升电控系统硬件结构简单、可靠性高，再加上软件控制的采用，提升了系统自动化水平，大大降低了故障产生的频率、减少了维修量，从而增加了提升机总的提升时间，提高了提升效率；又由于维修量减少，操作由手动更新为自动控制，也减轻了提升司机和维修人员的劳动强度。

参考文献

[1]夏荣海，郝玉琛.矿井提升机械设备[M].徐州：中国矿业学院出版社，1997.