给煤机磁力启动器粘连原因的分析及处理
2014-04-17杨兴宇
杨兴宇
（同煤浙能麻家梁煤业有限责任公司，山西 朔州036000）
0 概述
同煤浙能麻家梁煤业有限责任公司是同煤集团七个千万吨级矿井之一，井田南北长约12 公里，东西宽约8 公里，井田面积104.16 平方公里；煤炭储量26 亿吨,主采煤层为4#、9# 煤，煤层平均厚度分别为6.32 米和11.15 米，煤种为中灰、低硫、低磷、中高热值的长焰煤，是很好的动力、炼油、食品和酿造业用煤，矿井设计年生产能力为1200万吨,?服务年限可达82.7 年。该矿井是大同煤矿集团公司和浙江省能源集团公司，拟共同投资新建的大型现代化矿井。 现该项目已列入同煤、山西省、国家“十一五”规划，选用先进的设备和生产工艺，从而达到高产高效的目的。
1 给煤机启动器粘连的原因分析及后果
我单位肩负着矿井煤炭运输的主要责任，负责将井下各个采掘工作面开采出的煤炭与矸石用皮带输送至主井装入箕斗，由于我矿年内要实现达产目标所以原煤日产量快速提高，使得配煤巷的运输任务日渐增加。在配煤巷控制原煤装入定量斗的启动与停止是通过甲带给料机的启停来实现的。经过前期的技术改造已经把配煤皮带的控制由每个提升循环启停一次改为皮带常开。经过近半年的验证皮带机启动器经常故障的问题已经彻底解决。 但是由于控制过程的需要，给煤机在每一个提升循环依然要启停一次。 由于原煤日产量的快速提高，给煤机磁力启动器的启停频率越来越高，这就不可避免的造成磁力启动器的损坏，其中以接触器粘连故障的危害最为严重。
正常提煤过程均是系统全自动提煤，在这种运行模式下配煤皮带保持常开，当定量斗空载，闸门关到位以后给煤机启动给煤，当定量斗满载以后给煤机停机停止给煤。当定量斗满载且箕斗到位以后开闸门把定量斗里的煤装入箕斗。上述过程中只要出现给煤机接触器粘连故障，给煤机无法停止给煤，由于皮带常开原煤会被不断的装入定量斗，这种情况下有可能出现以下两种较为严重的后果：
（1） 当箕斗在定量斗超载前到位并且在超载前完成翻板动作，在打开闸门以后会把定量斗里的原煤全部倒入箕斗，同时由于给煤机停不下来，会有大量超过箕斗载重量的原煤倒入箕斗，这就造成了箕斗的严重超载。 这一严重后果等同于二次装载事故，将严重影响装载提升系统的安全稳定运行。
（2）当由于给煤机的连续给煤造成定量斗超载发生时，由于程序的控制闸门是不会打开的，这就不会造成箕斗的超载。 但是由于给煤机的不停给煤将造成定量斗的严重超载，堆煤事故。 定量斗的严重超载将大大降低称重传感器的使用寿命,堆煤事故若不能够及时的被发现有可能造成给煤机电机的堵转烧坏。这些危害也是对煤矿安全生产的一个重大威胁。
2 给煤机启动器改造方案选择
通过对给煤机启动器粘连原因的分析，我们制定了3 套设计方案进行对比选择。
1）更换更为可靠的电磁启动器，可靠的电磁启动器的可靠性包括真空接触器在高频度动作下的可靠性，同时为了防治粘连故障造成的事故，启动器必须设置有粘连检测装置，能够给出接触器的粘连故障信息，做出相应的保护动作。 这一方案的限制条件是选用低成本启动器依然不能满足可靠性的要求，若是选用高成本智能型启动器虽然能够满足要求，但是成本相对来说会好几倍增加，且增加了检修和维护的难度。
2）对可逆120A 开关进行线路改造，把其内部的两个真空接触器串联使用，同时改造控制部分使得两个真空接触器能够同时启动和停止。 这样在一般情况下只有两个接触器都吸合电机才能够启动，同样只要一个接触器能够正常断开就可以避免因接触器粘连造成的给煤机停不了故障。 这一方案的不足之处在于，对于可逆120 开关的改造改变了开关的电气性能参数，造成了开关的可靠性不能保证。 同时无法获得接触器的粘连信息不利于出现故障后的自动化处理。
3） 通过检测甲带给料机驱动滚筒的旋转状态来来获得甲带给料机的运行和停止情况，从而判断出有没有发生粘连故障。 把驱动滚筒的启停信息送入主控PLC，由PLC 自主的做出判断。 出现粘连故障时可以自动化的完成关闭煤仓漏煤眼闸门或者切断配煤巷主电源工作。这样的处理结果可以最大程度的避免超载事故的发生。这一方案对硬件的改动较少，只需要利用一个到位传感器来检测甲带给料机驱动滚筒的运行情况。在PLC 软件中利用计数器完成给煤机启停的检测。相对以上两种方案，这种改造方案不需要很高的成本唯一的硬件是一个到位传感器，程序的改造皮带队自身即可完成。同时，不需要对其余的硬件包括电磁启动器进行改动，这样保持了原有的电气性能参数和可靠性参数。
综上，第三种方案无论是在成本控制方面还是在运行可靠性方面都有优势，因此以下着重介绍第三种方案的实现。
3 方案改造的原理分析
3.1 硬件改造
在甲带给料机的驱动滚筒轴端正对滚筒出加设以到位传感器，在驱动滚筒轴端盖上每隔60°焊接一个感应块。传感器接入主控PLC。这样滚筒每旋转一圈就会有6 个高电平送入PLC 用来作为接触器是否粘连的判断依据。同时把煤仓漏煤眼闸门的控制或者配煤巷馈电开关的控制接入主控系统，这样在检测到启动器粘连故障以后便可以有效的进行断电处理，避免超载等严重事故的发生。
3.2 软件改造
构造一个检测程序段，此检测程序段利用一个计数器，在自动和手动模式下对到位传感器送来的高电平进行计数。若是在控制器没有给出给煤机启动信号的情况下，检测到的计数值大于某一值，可以判定已经发生了接触器粘连故障。 这时，控制器的一个输出通过中间继电器控制闸门关闭或者馈电开关断电完成对故障的响应。
相应程序如下:
FUNCTION "粘连检测" : VOID
TITLE =
VERSION : 0.1
BEGIN
NETWORK
TITLE =
A( ;
O "装载手动";
O "装载自动";
) ;
AN "给煤机开继电器";
= L 4.0;
A L 4.0;
A "滚筒检测";
CU C 1;
BLD 101;
NOP 0;
NOP 0;
A M 13.0;
R C 1;
L C 1;
T LW 1;
LC C 1;
T LW 0;
NOP 0;
A L 4.0;
AN "循环检测控制";
L S5T#5S;
SD T 110;
NETWORK
TITLE =
L LW 0;
BTI ;
T LW 2;NOP 0;
NETWORK
TITLE =
A T 110;
= L 4.0;
A L 4.0;
A( ;
L LW 2;
L 8;
>I ;
) ;
= "粘连故障标志";
A L 4.0;
A( ;
L LW 2;
L 8;
<=I ;
) ;
= "循环检测控制";
NETWORK
TITLE =
O "转换模式复位";
O "循环检测控制";
O "给煤机开继电器";
= M 13.0;
NETWORK
TITLE =
AN "装载手动";
AN "装载自动";
= "转换模式复位";
END_FUNCTION
进行上述改造以后，进行严格的调试，确保改造完成后不对系统造成不良影响，保证系统的平稳、安全运行。
4 结论
采用第三种方案完成技术改造在硬件上的投入包括一个到位传感器和50m 控制电缆。 因此，这一项目的硬件投入相对改造以后发挥的有效作用来讲是具有相当的经济效益，该项技术改造工作的完成为其他工作的开展节约了大量的时间、人力、物力。 同时，改造以后系统的安全稳定性能必将得到很大幅度的提高，为我矿煤炭生产的安全稳定进行提供了有力的保障。
