主井提升系統電控改造

路 波

（晉能控股集團晉城煤炭事業部趙莊煤礦二號井，山西 晉城 048000）

1 改造前原主井電控系統存在的問題

（1）硬件系統無法滿足現有生產能力

原有電控系統采用S7-300，相較于現有的生產能力，界面不太人性化。整流裝置采用西門子6RA70，目前已經停產，再購買備件成本會增加很多。6RA70的外部接口開關量點和模擬量點都較少，參數不詳盡，功能不全面。

（2）提升時間較長

圖1和圖2分別為改造前主斗提升和下放示意圖，從圖中可知一個周期的總時間為106 s，相較于其他平行煤礦來說，提升時間較長。

圖1 改造前主斗提升示意圖

圖2 改造前主斗下放示意圖

（3）備件不統一

原提升機主控系統繼電器種類和數量較多，如24 V繼電器、110 V繼電器、220 V繼電器、中間繼電器、時間繼電器等諸多型號，導致較大數量的備品備件，加大了保管難度和材料成本費用。

（4）故障率高

原有主控系統采用DP通訊、硬線連接，導致通訊速率較慢，中間環節較多，故障點也相應較多。

2 主井提升系統改造內容[1-2]

2.1 操作部分

采用S7—1500系列可編控制器，實現對提升機運行的工藝控制和安全保護功能，顯示提升機的各種運行指令、位置信號、速度信號和故障報警。

2.2 電氣傳動部分

采用6RA80系列全數字直流調速裝置。整個調速系統采用電樞12脈動串聯、磁場恒定、電樞換向的傳動方案，調節性能好，保護可靠，故障率低。

2.3 網絡化操作臺、主控PLC

網絡化操作臺、主控PLC以及6RA80全數字調速裝置采用了通訊技術，無需大量外部接線，減少了故障發生點，減輕了維護強度，提高了系統運行的安全可靠性，降低了工程安裝費用。

3 具體實施情況

（1）提前一個月與廠家協調溝通，確保新設備改造前一周到貨。安排施工技術人員對現場進行詳細查看，對可能出現的問題、提前需要準備的工作，一一進行落實。設備到貨后，馬上安排驗貨、調試。對檢修需要的工具，提前準備到位。

（2）針對本次停產檢修項目，組織隊內精干力量，按照隊伍特長、人員素質、工作效率等情況，安排人員分為白班、夜班兩個班組，組織人員學習規程措施，安排廠家技術人員對施工人員進行授課，講解施工過程中注意事項和施工過程中容易出現的問題等。

（3）設備到貨后，提前放置現場。由于設備比較重，車房空間有限，提前加工起吊架，方便改造中舊設備吊離、新設備就位，節約時間。

（4）設備放置現場后，對調試需要接的線，提前接好，使新設備提前進行檢查、設置、校正。對舊設備之間的線路進行詳細檢查，并記錄。對需要更換的線和不更換的線進行區分，并做好標記，每根線的線號進行一一核對。

（5）施工過程中，白班、夜班人員配合緊密，按照提前制定的措施，緊張有序地施工。

4 主井電控系統改造后功能對比

4.1 硬件

（1）PLC由S7-300升級為S7-1500

S7-1500相對S7-300外觀更加人性化，自帶以太網口，全面控制功能，支持多種數據，高效率組態和編程，便捷信息采集和查看。

（2）整流裝置由6RA70升級為6RA80

西門子6RA70目前已經停產，再購買備件可能成本會增加很多。6RA80從功能上比6RA70更豐富。6RA80的外部接口無論是開關量點還是模擬量點都比6RA70更豐富。6RA80比6RA70參數更加詳盡，功能更加全面。6RA80系統使用STARTER軟件調試，操作界面比DriveMonitor好用，操作控制權可以在操作界面上隨意切換，不需要修改任何參數。

4.2 提升時間

圖3和圖4分別為改造后主斗提升和下放示意圖。圖3對比圖1可看到，改造優化后，一個周期的總時間為99.9 s，相比改造前節省6.1 s。圖4對比圖2可看到，改造優化后，一個周期的總時間為100 s，相比改造前節省5 s。

圖3 改造后主斗提升示意圖

圖4 改造后主斗下放示意圖

4.3 備件

改造后新設備內繼電器數量明顯減少，繼電器的種類也進行了統一，以往有24 V繼電器、110 V繼電器、220 V繼電器、中間繼電器、時間繼電器等諸多型號，且備品備件也種類繁多，不易管理，造成材料成本的擠壓。改造后，設備內繼電器統一型號，全部為24 V繼電器，互為通用，極大程度上降低了材料成本的壓力。

4.4 故障率

以前DP通訊，硬線連接?，F在以太網通訊，數據、信號通過以太網傳輸，通訊速率明顯提高，減少了硬線連接，減少中間環節，也就減少了故障點，從而有效地降低了設備的故障率，提高設備的可靠性。

4.5 新增功能

（1）井筒開關動作情況

新增井筒開關動作情況顯示界面，對井筒開關的動作情況進行全程監視記錄并報警。監視內容包括：井筒開關區域內未動作、區域內多次動作、區域外動作等。通過井筒開關動作監視，能有效地排查出跟提升機速度有關的故障。

（2）曲線分析

通過曲線分析能查看最近4次提升的曲線詳細情況，可以查看提升過程中每個環節的各項數據。通過各項數據，能有效地判斷提升過程是否正常。

（3）保護試驗

通過保護試驗界面可以對提升機的保護進行模擬試驗，使保護試驗更加簡單、便捷。

（4）繼電器動作次數計數功能

通過此功能，能有效地對電控系統中的繼電器動作次數進行統計。當繼電器的動作次數達到設計極限時，提前對繼電器進行更換，減少了因繼電器問題引起的故障，從而降低系統的事故率。

（5）新增裝煤未卸凈報警并閉鎖功能

此功能可以有效地監視每次箕斗內的煤是否完全卸出。當箕斗內煤未完全卸出時，操作臺發出報警，井下裝載操作臺裝煤閉鎖，嚴禁井下裝煤。此功能能有效地杜絕因卸不凈而造成的二次裝煤事故。

4.6 操作臺

新操作臺左側LED顯示屏能對故障進行顯示，右側LED顯示屏能對提升速度、提升電流進行顯示。深度指示器功能更加詳盡，對給定速度、閉環速度給予實時顯示，對提升機井口位置精確顯示。

5 結論

經過安裝調試以及空載、重載試運行，提升機運行平穩。改造后，主斗提升一個周期的總時間為99.9 s，相比改造前節省6.1 s；下放一個周期的總時間為100 s，相比改造前節省5 s。主井提升機電控系統升級改造安全可靠，調速過程平滑并具有完

備的保護措施，滿足提升機安全生產的需要。