礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)PLC技術(shù)改造

王子平，董德明，崔永普

（1.平頂山市特種設(shè)備檢測(cè)檢驗(yàn)所，河南 平頂山 467001；2.平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 平頂山 467001）

礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)PLC技術(shù)改造

王子平1，董德明2，崔永普1

（1.平頂山市特種設(shè)備檢測(cè)檢驗(yàn)所，河南 平頂山 467001；2.平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 平頂山 467001）

對(duì)傳統(tǒng)的礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)進(jìn)行PLC技術(shù)改造，用PLC可編程序控制器取代原來(lái)的繼電器—接觸器有觸點(diǎn)邏輯電氣控制方式，實(shí)現(xiàn)數(shù)字程序化控制，提高了電控系統(tǒng)的安全可靠性，確保提升機(jī)安全高效運(yùn)行。

提升機(jī)；電控系統(tǒng)；PLC

0 引言

平煤四礦主井提升機(jī)為4繩磨擦式交流提升機(jī)，型號(hào)為JKMK2.8×4，雙電機(jī)（2×800kW）拖動(dòng)，JKMK/J型電控系統(tǒng)。高壓電路采用CG5型高壓換向器，轉(zhuǎn)子調(diào)速采用10級(jí)交流接觸器切換外加電阻，邏輯控制電路為繼電器接觸器組成的有觸點(diǎn)邏輯系統(tǒng)。這種控制系統(tǒng)分立元件連接復(fù)雜，出事故不易查找，安全保護(hù)單線控制，后備保護(hù)不齊全，可靠性差，觸點(diǎn)、觸頭空氣氧化接觸不良和電弧燒傷，事故率高；轉(zhuǎn)子調(diào)速性能差，沖擊電流大，機(jī)械碰撞及磨損嚴(yán)重，同時(shí)縮短了電機(jī)減速器、接觸器外加切換電阻等設(shè)備壽命；高壓換向器絕緣老化，遇陰雨潮濕天氣，短路放炮，嚴(yán)重威脅礦井提升安全，主井交流提升機(jī)電控系統(tǒng)PLC技術(shù)改造被列入平煤四礦2008年重大攻關(guān)項(xiàng)目。

1 技術(shù)改造方案

主控的PLC選用S7-300的最新型產(chǎn)品，其模塊之間通過(guò)PROFEBVS總線連接，簡(jiǎn)化了電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子可控硅多級(jí)編碼技術(shù)先進(jìn)，性能可靠，系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，線路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單可靠，外圍元件最簡(jiǎn)化，電路保護(hù)低頻電源技術(shù)成熟，性能可靠穩(wěn)定，數(shù)字PID閉路，系統(tǒng)可靠性高、閉路效果好，數(shù)字雙線制保護(hù)與模擬信號(hào)保護(hù)，使保護(hù)功能更可靠、完善，可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化管理。該項(xiàng)技術(shù)改造達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。

（1）高壓電源開(kāi)關(guān)，高壓換向器真空化。高壓換向器設(shè)置正、反之間，高低壓之間機(jī)械電氣閉鎖，結(jié)構(gòu)科學(xué)合理。真空化消弧特性好，絕緣狀態(tài)高。高壓換向器閉鎖消除了高低壓間、正反向間短路事故。

（2）轉(zhuǎn)子調(diào)速回路，采用可控硅20級(jí)編碼啟動(dòng)專利技術(shù)，一是實(shí)現(xiàn)無(wú)觸點(diǎn)切換，避免觸頭拉弧燒損和噪音，二是啟動(dòng)特性曲線平滑，沖擊電流小。

（3）低頻電源裝置 ，技術(shù)成熟，運(yùn)行安全可靠。低頻拖動(dòng)平穩(wěn),減少了對(duì)裝載、卸載系統(tǒng)裝備的機(jī)械沖擊。

（4）用S7-300型PLC控制器，取代原來(lái)的繼電器接觸器的有觸點(diǎn)邏輯控制方式，實(shí)現(xiàn)數(shù)字程序化控制，簡(jiǎn)化了控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。設(shè)置雙PLC實(shí)現(xiàn)了兩線制保護(hù)。

（5）上位計(jì)算機(jī)顯示提升機(jī)運(yùn)行狀況，各運(yùn)行參數(shù)、保護(hù)狀態(tài)直觀明了，便于查找事故和維護(hù)，提升機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控運(yùn)行。

（6）有擴(kuò)展功能，可與局域網(wǎng)連接，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化管理。

2 技術(shù)改造后的效果

主控的PLC，選用西門子S7－300型PLC的最新型產(chǎn)品，PLC模塊之間通過(guò)PROFEBVS總線連接，簡(jiǎn)化了電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子可控硅多級(jí)編碼技術(shù)先進(jìn)，性能可靠，系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，線路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單可靠，外圍元件最簡(jiǎn)化，電路保護(hù)低頻電源技術(shù)成熟，性能可靠穩(wěn)定，數(shù)字PID閉路，系統(tǒng)可靠性高、閉路效果好，數(shù)字雙線制保護(hù)與模擬信號(hào)保護(hù)，使保護(hù)功能更可靠、完善，可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化管理。該項(xiàng)技術(shù)改造達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。

自2008年9份投入運(yùn)行以來(lái)，高壓真空柜、高壓真空換向柜，沒(méi)有出現(xiàn)真空管漏氣或粘聯(lián)故障，高壓換向器正反轉(zhuǎn)向、高低壓間發(fā)生短路、轉(zhuǎn)子調(diào)速回路快速熔解器、可控硅燒損等事故。提升機(jī)啟動(dòng)沖擊電流小，調(diào)速性能好。低頻電源裝置自調(diào)試至今，沒(méi)有發(fā)生電器元件燒損事故，運(yùn)行可靠，制動(dòng)閉環(huán)效果好。PLC數(shù)字化程序控制，電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，提升機(jī)運(yùn)行狀況顯示直觀，易于查找事故和維修，提升機(jī)高效高質(zhì)量運(yùn)行。

（1）一次提升時(shí)間由原來(lái)的85s，減少為75s。

（2）提升機(jī)加速階段啟動(dòng)電流在170～230A之間切換，啟動(dòng)加速曲線平滑。

（3）外部電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只有10塊繼電器。可調(diào)閘閉環(huán)由PLC內(nèi)部完成，外部調(diào)整簡(jiǎn)單。

（4）過(guò)速保護(hù)。PLC內(nèi)部設(shè)置速度繼電器，在絞車速度超過(guò)等速度115%時(shí)，安全閘動(dòng)作。

（5）限速保護(hù)。PLC內(nèi)部數(shù)字PID即時(shí)比較測(cè)速、給定信號(hào)、速度信號(hào)偏差超過(guò)設(shè)定速度的10%時(shí)，保護(hù)動(dòng)作。

（6）定點(diǎn)限速保護(hù)。在接近井口11m處，設(shè)置定點(diǎn)限速保護(hù)，在通過(guò)此點(diǎn)速度2m/s以上時(shí)，安全閘動(dòng)作。

3 效益分析

（1）改造后一次提升時(shí)間75s，與原先相比減少10s。測(cè)試核算，每提一勾少用電量3.2kWh，按年產(chǎn)量110萬(wàn)t，10t/勾，電費(fèi)0.44元/kwh計(jì)算，年節(jié)約資金110（萬(wàn)t）÷10（t/勾）×3.2（kWh/勾）×0.44（元/kwh）＝15.488萬(wàn)元。

（2）節(jié)約材料配件費(fèi)：據(jù)統(tǒng)計(jì)，少消耗接觸器、繼電器、接觸器線圈，高壓換向器線圈、接點(diǎn)、消弧罩，轉(zhuǎn)子外加電阻等，節(jié)支11.3萬(wàn)元。

（3）應(yīng)用了可控硅20級(jí)編碼啟動(dòng)技術(shù)后減少了啟動(dòng)時(shí)大電流沖擊，延長(zhǎng)了電機(jī)減速器，滾筒襯塊，提升繩等設(shè)備壽命，年節(jié)支約5萬(wàn)元。

（4）節(jié)約了事故處理人工費(fèi)：每年減少事故處理用工120工，每工40元，則120（工）×40（元/工）＝0.48萬(wàn)元。

（5）降低了事故率，減少了事故影響時(shí)間：據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年減少事故時(shí)間40h，影響產(chǎn)量4000t，利潤(rùn)70元/t，則，4000（t）×70（元/t）＝28萬(wàn)元。年節(jié)支創(chuàng)效60.268萬(wàn)元。

4 結(jié)束語(yǔ)

主井提升機(jī)電控系統(tǒng)PLC改造后，數(shù)字化程序控制，取代了原系統(tǒng)中的繼電器、接觸器有觸點(diǎn)邏輯控制方式，簡(jiǎn)化電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，保護(hù)齊全，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，采用SCK組件編碼多級(jí)啟動(dòng)，改善了提升機(jī)調(diào)速性能，減少了大電流沖擊引起的機(jī)械沖擊；高壓開(kāi)關(guān)、高壓換向器真空化，杜絕了拉弧引發(fā)的短路事故；低頻電源裝置可靠運(yùn)行，節(jié)約了大量電力電能；該系統(tǒng)性能好，運(yùn)行穩(wěn)定，事故率低，維修量小，操作簡(jiǎn)單，各種保護(hù)齊全，確保了礦井安全可靠提升。適用于老式交流提升機(jī)技術(shù)改造和新交流提升機(jī)配套，可在煤炭、冶金等行業(yè)推廣應(yīng)用。

PLC Technical Reconstruction of Electric Control System of Mine Hoister

WANG Zi-Ping1，DONG De-Ming2，CUI Yong-Pu1
（1.Pingdingshan Special Equipment Inspection Testing Place,Pingdingsan Henan 467001，China；2.Henan Pingdingsan Industrial and Vocational College of Technology,Pingdingsan Henan 467001，China）

The mine hoist control system of the traditional PLC technology,PLC programmable controller to replace the relay-contactor electrical control mode of the original contact logic,digital program control,improve safety and reliability of electric control system of hoist, ensure safe and efficient operation.

hoist；electric control system；PLC

TP27

：Adoi:10.3969/j.issn.1002-6673.2014.03.056

1002－6673（2014）03－148－02

2014－03－11

王子平 (1967-)，男，工程師，河南延津縣人。現(xiàn)從事機(jī)電技術(shù)工作。