赤峰柴礦二號井提升系統電控改造研究

常戰勝

（赤峰柴胡欄子黃金礦業有限公司，內蒙古 赤峰 024039）

礦山開采得益于設備的優化，為了能夠使用提升系統，達到快速調速的目的，應對于其設備的投資改善具體改進等加以探究，采用數字多功能的深度推進技術，實現關于礦山開采設備的保護維護，并實行實時監測。為了能夠使得礦山提升系統的電控改造技術達到更加的運行效果，研究人員將針對相關指令進行多次測試并結合系統的生產序列，盡可能提升系統控制的進度，并使其操作更加方便，減少運行時間，提高經濟效益。

1 二號井提升系統維護現狀

二號井提升機型號為2 JK-2.5/20 E雙卷筒單繩纏繞式提運機，提運箱配有罐籠和平衡錘。升降高度238米，電機為交流變頻三相感應電動機，電機功率250 KW,380 V，轉速2960 r/min。升降機的電氣控制系統是以西門子S7-200系列 PLC為主控單元，西門子6SA70系列交流變頻器為電機驅動裝置，市場上的這些升降機正逐步淘汰。這套電氣控制系統是在2009年生產和安裝的。現因該電控系統主控制器程序設置了程序加密保護，密碼丟失，負責此項工作的相關技術人員已從廠家離職，無法對程序進行監控和修改。升降機出現故障，進行處理時無法進入程序進行快速監控找出問題所在，都是通過對照圖紙或老維修工人憑經驗查找；需要升降機電控系統功能完善，在程序上很簡單，但現有情況是需要從升降機外圍電路進行修改和完善，操作上的麻煩也帶來了維修保養量的增加。為了確保電氣控制系統的安全可靠運行，現對該套電氣控制系統進行更新。

2 二號井提升系統電控改造優化方案

2.1 低壓電源柜設備優化

低電壓電源柜采用雙回路進線，為電控系統的輔助設備提供各種類型的交/直流控制電源。如主電機溫度檢測系統，信號系統，液壓系統，風扇，照明和維修等供電和備用。控制電源采用隔離變壓器獨立供電，用 UPS不間斷電源供電，保證 UPS控制系統的電源不間斷。從而在主電源發生故障時，使提升機實現可靠的安全制動，并向計算機提供電源，保證計算機的運行和數據的保持。箱體表面安裝有電壓表和工作燈指示各電源回路。部件采用施耐德或 ABB牌產品。機柜主體為不銹鋼噴塑，厚度不小于2 mm，機柜內配備專用防潮防水裝置。柜內需配置避雷浪涌吸收裝置，最大放電電流滿足系統所需。

2.2 提升控制系統及主傳動技術

升降控制系統采用主控、監控雙重 PLC控制系統， PLC選用原裝進口設備西門子S7-1500系列(控制器見下圖)，監控 PLC與主控 PLC同一系列，為滿足未來系統升級和擴展的需要，將 PLC點數保留不少于20%。采用光纖環網通信實現 PLC之間的相互通信和監控，對提升機運行中的關鍵信號(如速度、容器位置、減速、過卷等)進行多路保護，實現對提升機運行中的關鍵信號(如速度、容器位置、過卷等)的相互監控。

主控PLC能完成提升機的全自動、自動、手動、檢修、驗繩、過卷回收、緊急控制開車等運行方式的控制要求。完成提升機運行工藝控制及各項安全保護。主控PLC與上位機通過以太網交換機連接，交換機（交換機見下圖）留有預留口與局域網連接。

圖1 提升控制系統及主傳動設備

信號燈操作盒具有遙控發信號，中斷選擇開關，允許慢速開關，慢上、慢下按鈕，急停開關，操作位置燈顯示等功能。信號箱的每個中間都有自動安全門、阻車器和操動系統接口，操動系統被納入到提升控制系統中，以滿足連鎖控制要求。具有直發/轉發功能的井口信號箱。在直發狀態下，井口及井下各中段的提升信號直接由主 PLC控制。在轉發狀態下，井下所有中斷提升信號都必須通過井口信號箱進行轉發，才能向主 PLC發送提升信號。

主要傳動系統設計選用 ABB公司ACS880 (見下圖)的重負荷315 kw全數字交流變頻調速裝置，采用回饋單元+制動器冗余的方式，一旦制動器損壞，仍可滿足全負荷電控運行。全回饋單元選用BKF880型500 KW/380 V等重載回饋單元四象限運行，能滿足提升機在各種負載條件下的工作要求。

圖2 信號操作箱示意圖

2.3 提升信號控制系統子站優化

提升信號系統由井口及各終端信號操作箱以及LED燈光語音箱組成。提升信號系統完全滿足提升工藝及提升聯鎖控制要求，各終端信號子站通訊模塊為以太網通訊模塊，利用遠程I/O通訊方式，信號傳輸采用光纖環網通訊方式。信號操作箱具有遙控發信號、中斷選擇開關、允許慢動開關、慢上、慢下按鈕、急停開關、運行位置燈光顯示等功能。各中段信號箱預留了自動安全門、阻車器及操車系統接口，操車系統融入到提升控制系統內，滿足連鎖控制要求。井口信號箱具有直發/轉發功能。當其在直發狀態時，井口及井下各中段提升信號直接受主控PLC控制。當其在轉發狀態時，井下各中段提升信號必須經過井口信號箱轉發，才能將提升信號發至主控PLC。

2.4 上位機系統優化

使用的是研華工業控制原裝 PC機(奔騰i5處理器以上，16 G內存，500 G硬盤，100 M/1000 M自適應網卡，網絡防火墻)的正版操作系統，配有鼠標，鍵盤，22寸三星液晶顯示器，工業以太網交換機， HP激光打印機，電源插座等配套設備。帶有操作臺面，不銹鋼，鋼板厚2 mm。采用正品 PLC編程軟件，正品人機界面配置軟件，無限點，硬件加密狗。該套電控裝置采用新設備、新工藝，使該井提升機電控技術有了質的提高，為提升機的安全運行提供了有力的保證。且該套設備具有遠程故障診斷功能，維修人員在現場無法解決的問題，可通過遠程咨詢專家解決。

2.5 液壓站控制系統

液壓站控制系統滿足控制要求。液壓站選用恒力矩液壓站，雙套獨立，互為備用，工作壓力≥6.3MPa，殘壓＜0.5MPa，比例溢流閥選用進口元器件。裝設2個壓力變送器為操作臺液壓表和控制系統信號反饋。液壓站具備調繩功能并帶有緊急卸荷閥。

2.6 電控系統操控連鎖優化

提升機具有自動、手動、檢修、和回收四種工作方式。系統既可以自動操作，又可以手動操作，但應有的聯鎖必須遵循。系統設有主電機溫升、主機軸承溫升、天輪軸承溫升，閘瓦檢測、油壓超高或過低，容器在最高或者最低停車位置后0.5m處設過卷開關等安全保護措施。

3 設備優化效果評估

二號井主提升系統電氣控制改造完成后，該井電氣控制質量得到提高，為提升機的安全運行提供了有力保障。并且大大提高了提升機的輸送能力，與改造前相比，每趟提升時間縮短近30秒，提升效率提高近8%，經濟效益相當可觀。罐鎖開關一定要鎖好罐后，安全門才能打開，杜絕人員上、下罐時發生跑罐事故。

4 結束語

綜上所述，在全數字化調節裝置的推進之下，對于二號建筑提升系統進行電氣改造，實現機械定位和提升機制的雙眼，從不同的要點加速提升系統的優化，從而提升礦產效率，實現電控系統連鎖優化等，并且能夠實時進行監測，使得提升系統的精度更高，有效性更強，能夠促進礦山開采各項工作的效率，可謂一舉多得，值得大力推廣。