煤矿主提升机电控系统研究

2021-05-31

当代化工研究 2021年10期

（晋能控股煤业集团永定庄煤业公司山西 037024）

煤矿主提升机属于矿产开采期间常用的运输设备，经机械结构、电器设备构成，可很好的完成井上生产工作任务、井下生产工作任务[1]。需要注意的是，煤矿主提升机电控结构比较复杂、参数较多，因而要求比较高，需作以系统优化处理，可从上位机监控、组态画面、防错向保护、变频调速、检修信号处理等多个方向出发加以优化处理，进而有效保障整个煤矿电控系统的运行效率。

1.煤矿主提升机电控系统功能相关概述

（1）控制功能。将保护信号、控制信号，及时输入到能编程控制器，在实行数据软件处理后，可实现煤矿主提升机常规运行、手动运行、自动运行等控制。需要注意的是，能编程控制器数套，经FX2N-BD通讯模块以485通讯进行连接处理，以此在第一时间获取控制指令，提升系统运行的稳定性及安全性[2]。

（2）保护功能。煤矿主提升机有安全回路，其中包括监控机可编程控制器、主控机可编程控制器2种，能够实现减速垫过速、等速段超速、提升机卷筒过卷，以及电源断电、错向、绳松、通讯错误、无制动、制动油过压、高压失压跳闸、润滑油超温等方面保护目的。

（3）监控功能。为监控煤矿主提升机行程，可以使用2台编码器、主控监控PLC设备处理，安装于减速器高速输出端、滚筒输出端。这时利于编码器及时获取脉冲信号，送至能够编程控制器计算单元，借助逻辑运算方式处理将计算数据、全程标准数据，转换为容器提升部位。在此之后，以SPD指令对计算提升速断作以准确计算，通过M8251信号确定箕斗容器提升的方向，经PLC程序逐渐形成给定速度曲线、动作保护信号[2]。

2.煤矿主提升机电控系统优化对策

(1)调绳信号控制优化方法

发送检修信号之后，绞车10s左右无动车、信号自动调整为停车信号，可避免司机继续开车所致伤亡，建议在此之上设置调绳节点，目的为有效保障检修的安全问题、速度，以及调绳工作质量。

图1 煤矿主提升机电控系统调绳

(2)高压低频换向柜优化方法

换向柜中存在不同的高压真空接触器，电器连接使用的为裸铜母线，经研究发现接触器上方存在两相母线距离设置约为58mm，参照煤矿电机设备安装相关要求，观察到这一距离设置不合理。针对于此，调整为应用热缩管套和母线连接，可借助热风枪的作用加热、安装，将热缩管、直径分别布设为：10kV、52mm。待完成热缩管安装作业后，能达到电气距离安装相关标准，防止受到异物、绝缘，以及潮湿和盐雾等因素所影响引发电力故障状况[3]。

(3)井筒开关控制优化方法

为降低井架和电缆受到雷电因素、损坏可编程控制器所影响，要求在筒内合理设置减速及矫正的开关，以此提高数据准确性。选择开关的时候尽可能选择稳定性佳的复合开关，这一类型开关能发挥保护功能的作用，箕斗位置磁钢于上部通过开关，节点无法保持连接，所以能够促使运行更加稳定。

图2 煤矿主提升机电控系统井筒开关

(4)检修信号处理优化方法

要求相关检修人员实行电控系统检测的过程，经井口信号箱使主令开关部位修位，检修时因受到部分因素所影响，致使检测信号产生接受错误的现象，故而信号系统输出检修状态信号的时候，应该将继电器输出信号、监控机连接起来，节点串入到M390回路、M389回路中，检修人员进行提升机所有部分检查期间，提升机不能高压动车，急停开关置于信号箱内部完成信号处理工作后，继电器输出、检修不需使用动车，及时按下急停开关并开启安全闭锁，从而使安全回路处于断开的状态。

(5)组态画面优化方法

建议在控制现场安装工控机，借助组态软件的作用模拟现实不同工况，获取提升机相关数据信息、了解实际工作情况。而为做好系统安全维护工作，需技术处理故障、分析运行数据信息，及时保存提升机主控机运行速度、监控机运行速度，以及主机电流、油压和提升机高度等相关参数，然后构建历史数据、曲线空间，保留近4周内的数据信息，旨在为技术人员查询奠定坚实基础[4]。经增加调绳工作的画面准确显示不同电磁阀、形成开关的状态信息，可为更好的进行调绳作业奠定坚实基础。另外，架设了报警组在电控系统发生故障问题后，报警系统会在第一时间发出声光相关信息，利于工作人员在第一时间作以停工检查处理。

(6)防错向保护优化方法

提升控制过程中，高压电源、低频电源间存在失控时间，这时提升力会逐渐加大、绞车控制系统自动测定荷载，所以需提前减速、贴闸施加制动力，主要的目的为避免在该段失控时间中绞车速度＞正常范围规定速度。如果发生中途停车情况，没有严格控制测荷时间和减速点位置，实现提前贴闸的效果有一定挑战性，这时则会引发罐失控下坠状况。针对于此，建议将自动换向设置为低速行驶无法高压动作，将主令开关转换为常开开关、接入能够编程控制器，同时在应急开车的过程，要求相关检修人员将这一接点短接后启动车辆，变换自动换向时候及时切断换向接触器电源，进而确保煤矿主提升机运行安全性。

(7)变频调速优化方法

提升机变频调速装置使用的为DSP+EPGA相结合构造，能达到功率因数控制、故障诊断，以及速度闭环、电流闭环和矢量闭环等目的，这个过程应用的处理器为32bit数值信号，变频调速装置控制回路作为三电平拓扑构造，不同的功率组件串联分布于各相进线侧、出线侧，两者应用均为相同布设方式，可使用二极管发挥钳位功能、续流功能。主控回路过程存在几种不同的电平，使用的均为直流母线输出模式，该种模式和以往双电平机构均可降低变频设备运行所造成的干扰，降低功率装置、电机运行的电压，避免反复开启开关，减小开关损耗并确保主提升机电控系统运行的效率，获得系统优化升级的目的。与此同时，系统控制时需降低开关启闭频率、进线电抗，能实现系统运行能量双向流动的效果，这一功能需使用高性能矢量控制实现效果。通过应用电机输出公路调节、控制，便于更好的对电机定子、电网功率加以控制，防止变频装置运行对电网造成严重威胁。系统运行过程功率接近1、输入电流和正弦波，经调控PWM电路实现，目标位控制于整流侧，如此利于保直流母线电压处于恒定的状态，电压输入、电流相位相同，进而使用源前端技术对电流有功、无功加以有效控制。电流有功输入、无功输入，均需使用JIANG装置进行直流母线电压控制，然后作以对比分析确定，有功电流、无功电流经电源三相——两相旋转达到目的。经比例控制装置和积分控制装置对比分析发现，应用的直流母线电压可应用PWM调制装置、IGBT导通开关形成，经电机生成能量为网侧流通至电机侧位置，然后经电机侧——网侧流通，电机系统机制运行后，直流母线电压升高。

图3 煤矿主提升机电控系统变频调速

(8)上位机监控及提升机电控系统结构优化方法

相同提升机电控系统配套应用的为上位机监测系统，通过组态软件、工控机组成，使用的为组态软件Wincc，监控系统由数个子系统构成，提升机电控制系统运行的过程要求相关工作人员应用终端显示窗口，经借助上位机监控系统的作用，对提升机运行的状态加以监测。

煤矿主提升机电控系统控制模块中的MPI总线，能提前将系统运行数据存储于装置表位置，然后通过组态方式设置使得信息通讯为通畅的状态；协议经通讯模块调配方式，应用通讯编程可结合协议作以不同模块调配处理；PLC占有不同的PLC设备组成。不同类型保护功能均需对主提升机运行所致信号、指令作以针对性反馈，比方说：主控PLC通电经程序操控高压专项装置发出信号，然后促使控制信号及时传输到主电机定子绕组，电机启动后参照操控程序的要求将电阻切断处理，以此达到自动加速的目的。主提升机运行阶段旋转编码装置，容易受到电机运行因素所影响发生转动情况，对外输出各种脉冲并被接收终端所接收，此时能经主控PLC进行设备运行计数。