主井提升系統防止箕斗超載技術的設計

摘 要：本文通過對主井原有的控制系統進行優化，增加對已卸載箕斗內殘余物資的檢測，以阻止對其的再次裝入，從而防止箕斗超載事故的發生，確保了主井的安全提升，取得了很好的實際應用效果。

關鍵詞：主井；控制系統；問題；改進

1 概述

淮南礦業集團朱集煤礦，設計生產能力400萬t/a，目前有主井、副井、矸石井三套永久提升系統，目前主井主要擔負煤炭及部分矸石的提升工作。主井提升方式為立井提升，提升機采用JKMD-4.5×4型落地式多繩摩擦式提升機，提升機直徑為4.5M。電機功率4300kw，采用ACS6000交-直-交變頻調速同步電動機拖動，最大設計提升速度為13.5m/s。下天輪布置在標高為+57.7m的位置，上天輪布置在標高為+65.7m的位置。提升容器為2套雙箕斗，額定載荷為27t。主井裝載口標高在-940m，卸載口標高在+18m，提升高度995m。井下采用液壓自動定量裝載，地面采用曲軌自動卸載。絞車提升電控系統采用ABB公司的800xA組態控制系統，采用AC800M系列PLC可編程控制器。裝卸載自動控制系統采用唐山開誠廠家的西門子S7-300系列PLC可編程控制器控制。

2 存在問題

淮南礦業集團朱集煤礦主井自2009年12月10日開始投入運行，先是承擔首采面推進矸石的提升任務，現轉為既承擔首采面所采的煤炭提升任務又承擔部分綜掘工作面所出的矸石提升任務。由于所提矸石黏性較大，經常沾黏在箕斗內，造成箕斗無法卸空，積累的矸石經常達到數噸之多，此時如若再次裝入煤炭或矸石，將勢必造成箕斗超載，給整個主井提升系統帶來很大的安全隱患。

3 技術改造背景

主井提升系統采用的ABB公司生產的ACS6000sd交-直-交同步電動機變頻提速系統是基于直接轉矩控制（DTC）技術的新一代交-直-交電壓型中壓變頻器，且ACS6000sd變頻器與提升機主控PLC之間通過DriveBus總線通訊，將提升控制PLC的運行控制指令（如提升機的啟/停命令和速度綜合）傳送到ACS6000sd變頻裝置，以控制調速裝置的速度。同時變頻裝置的主要運行信號（如轉矩）和故障信號也傳送到提升控制PLC，用于提升機運行監控及保護。

裝卸載控制系統分別在車房、裝載站和卸載站采用3套西門子S7-300系列PLC在上位機上實現組態控制，并與絞車提升主控系統PLC之間通過ProfiBus總線通訊，絞車主控系統將絞車運行信息傳送到裝卸載控制系統，裝卸載控制系統將裝卸載信息傳送到絞車主控系統。

4 技術改進方案

為了保證箕斗內未卸空的殘余物質達到一定重量后，能夠有效的防止再次向該箕斗內裝入煤炭或矸石而引起超載，采取如下技改方案。

4.1 先是在絞車提升電控800xA控制系統中的AC800M控制器里添加修改程序（程序如圖1-1所示），通過該段程序的修改可以實現在絞車提升運行中通過從ACS6000sd系統接收到的實際轉矩值減去根據從裝卸載控制系統接收到的裝入箕斗內的煤炭或矸石的重量所計算出的提升所需的轉矩值，得出的差值一旦超過了設定的允許范圍，將發出箕斗未空信號傳送給裝卸載控制系統。通過以上修改可以得知上勾已卸載后的箕斗內的是否還有殘余物質，并發出相應的信號且將信號通過ProfiBus總線通訊傳送至裝載系統。彌補了由于箕斗內無任何檢測裝置造成的箕斗是否卸空無法得知的情況。

4.2 —打開裝卸載控制系統的上位機，并進入S7-300 PLC的編輯畫面，編寫程序（程序如圖1-2所示）：通過該程序將裝卸載控制系統接收到的箕斗未空信號傳送至設立在裝載站的S7-300 PLC中用以下一步的控制。

4.3 在裝載站的S7-300 PLC中修改程序（程序修改如圖1-3），通過在定量斗閘門開啟條件中增加一個常閉觸點I63.2（車房傳來余煤）即可阻止對未卸空的箕斗再次裝入煤炭或矸石。

5 工藝應用效果

根據電機在勻速運行狀態下，負載的大小與電機的轉矩成正比的關系，利用裝入在將要提升的箕斗內的矸石的重量計算出相應的電機轉矩值（在其它無轉矩值參數的系統可以使用電機的電流參數），并將其與電機在勻速提升時的轉矩值進行實時比較，通過比較得出的差值即可反映出另一已卸載過的箕斗內殘余物質的重量。該方案僅利用絞車的電機轉矩值及裝入箕斗內物質的重量等現有參數就可以檢測出箕斗是否卸空。利用監測出來的箕斗未空信號可以實現對定量斗閘門開啟的阻止，防止了對未卸空的箕斗再次裝入矸石。對絞車超載的發生具有預防作用。

6 結語

煤礦企業以安全生產為主體，朱集礦主井提升系統進行了以上的技術改造之后，從源頭上避免了此類箕斗超載現象的發生，保證了主井的安全提升，同時也為集團公司創造了良好的安全和生產效益，在其它同類型的礦井中具有很好的借鑒推廣使用價值。