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矿山提升机的电气问题及改进对策
2009-11-18 09:53:28| 分类： 专业知识资料 | 标签： |字号大 中
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［摘 要］矿山提升机是矿山生产的关键设备，其能否安全运行直接关系到人身设备的安全和矿山生产的顺利进行。本文针对我矿副井提升机在实际运行中存在的几个问题，分别阐述其改进方法，从而确保了副井提升机的安全运行和提升效率。
［关键词］副井提升机 控制回路 可编程控制器
前言：我矿副井提升机主要用于矿山生产中的人员上下、材料运输及废石的提运，其是矿山的关键设备。我矿副井提升机的型号采用JKM-1.85×4塔式多绳提升机,直流电机ZD3-400,电压440V,功率250kW, 四根主提升钢丝绳，95年安装竣工并投入使用。通过几年的运行,我们发现如下几个问题
1、罐笼除在井口和井底能够保证正常的停车外,井筒中间的其它几个“水平”的停车经常产生误差。
2、由于井底积水较深等原因，原设计的尾绳防扭装置无法安装使用。
3、电控柜中模拟调节板受温度影响较大，控制参数经常变化，导致提升机经常不能稳定运行。
为确保副井各中段的准确停车和运行安全，分别重新设计安装停车控制电路和防尾绳扭结装置。针对电控柜中模拟调节板受温度影响较大的问题，我们对原模拟控制系统进行了改造，采用PLC可编程控制器系统替换原由电子分立元件组成的调节板模拟控制系统，使系统更加安全可靠。
一、停车控制回路的改进
由于该系统是由四根主提升钢丝绳通过与滚筒衬垫钢丝绳之间的摩擦力带动罐笼运行，每次停车（特别是碰到事故紧急制动）都会造成钢丝绳与滚筒之间的滑绳而导致停车不准；调零开关和停车开关都是通过连杆、齿轮带动旋转凸轮来碰撞动作，也会因为机械传动的位移和塑料凸轮的磨损等原因造成误动作而导致停车不准，其次，由于钢丝绳的弹性伸长亦会导致停车不准。
1、改造方法：经过观察分析研究和试验，我们研制设计出一套“磁控停车装置”，如图。
具体安装是：把磁铁固定在罐笼侧底部，磁控开关用铝合金盒子（防水控制外壳）密封安装固定在各中段水平面且在安装磁铁侧的井筒钢梁上。其余元件均安装在机房控制柜内，同时用ZFTJ继电器的两对常闭触点取代“水平”的“ZTGK和FTGK”两个碰撞开关。
3、改造后的停车控制原理:（以罐笼在井口下到“一水平”为例）信号总台（井口水平选择）和机房操作台同时把水平选择开关旋到“一水平”（即：S×K-5和S×K＇-5闭合）后,ZDJ11、ZJD12得电；ZDJ12的常闭触点断开，为罐笼到“一水平”停车提供条件。当罐笼到达“一水平”时，受罐笼底部的磁铁作用，“一水平”的磁控开关闭合，触发双向可控硅，3CT1导通，时间断电器TSJ1得电动作，继电器上的动合失电延时断开的常开触点迅速接通，ZFTJ1继电器得电，ZFTJ1的常闭触点迅速断开（取代改造前的碰撞开关），FTJ1继电器失电，常开触点断开，常闭触点闭合，使提升机切断电源，同时制动装置抱闸制动停机。（ZFTJ1中间继电器的一常闭触点串在TSJ1时间继电器线圈与可控硅3CT1的回路中，起保护可控硅的作用。TSJ1时间继电器断电延时断开触点调整为
10秒后断开，以保证停车回路的可靠动作。
二、防尾绳扭结装置组成由于井底积水较深等原因，原设计的尾绳防扭装置无法安装使用。因为尾绳防扭装置起不到应有的作用，每年因其而损失材料费5万元，而且增加了维修工作量和影响了正常生产。所谓提升机尾绳的扭结，通常是一根圆绳在尾绳环处自身的扭结及同容器上的两根或三根平衡尾间的扭结。为此，在尾绳环附近的上部约6m处，架一根约6mm的钢丝绳（与尾绳U形环正交）。钢丝绳一端固定，另一端通过一个与钢丝绳在同一平面的定滑轮固定一行程开关的动臂上（行程开关选用LX10－32型）。由于井底时有积水，行程开关装于定滑轮竖直上方约9m处，并用一防水罩子罩住。
电气部分主要由 LX10－32型行程开关和中间继电器组成。为防止行程开关受潮漏电，影响该提升机调节控制单元，我们另采用一380V1220y、500VA变压器为中间继电器供电作电源隔离。将中间继电器一常开点串于提升机电控系统的安全回路，另一常闭点接于信号显示电路，以供司机判别（如图1所示）。
动作原理:当防扭结装置动作时，常闭点打开。同时，防扭结中间继电器失电，其串于安全回路中的常开点也随即打开，安全闸中间继电器失电，安全闸接触器失电，进行安全制动，以避免扭结事故的扩大化。
四、主电控柜的改造
由于提升机主电控柜中模拟调节板受温度影响较大，控制参数经常变化，导致提升机经常不能稳定运行，特别在炎热的夏季，经常影响正常的生产。针对电控柜中模拟调节板（如电流调节板LT、电压调节板VT、速度调节板ST、电压给定板UG等）受温度影响较大的问题，我矿投资8万元对原电控系统进行改造，主要对原模拟控制系统进行了改造，采用PLC可编程控制器系统替换原由电子分立元件组成的调节板模拟控制系统，使系统更加安全可靠。
改造方法：
1、保留原电源配电系统：6KV高压电源柜五台、低压配电柜四台、整流变压器400KVA一台、控制变压器一台、主直流电机；
2、撤除原主模拟电气控制柜三台及继电器屏、信号屏、事故报警屏；
3、将原两台半波整流可控硅屏换成一台全波整流可控硅柜，增加一台可编程控制柜（PLC采用SIMATIC S7-200）、电脑一台及编程软件。
4、采用边生产边安装的方式，即为了不影响生产，先保留原电控系统，在安装完新系统后，再撤除原电控系统，通过一定的调试正常后，即采用新的电控系统进行试生产，最后是对有问题之处进行重新调试确认完全能达到性能要求后，进行正常运行。
这样，原用继电器及分立的电子线路来进行的大量开关量、模冲量及模拟量的控制转由PLC控制，PLC通过预设的程序通过I/O模块，采入现场信息，按照所编梯形图，通过I/O模块去控制提升机的运行。在运行中，可利用在线梯形图实时监视控制系统的运行状态，亦可利用事故诊断软件及时得到故障信息，方便了对故障地点、故障性质的查询，节约了对故障处理的时间。
本控制系统采用直流双闭环调速系统，通过采用数字控制方式取代模拟控制方式，使得提升机电控系统更加先进、简便、科学、可靠，大大降低了故障率，提高了提升机的完好率，能充分保证提升机的可靠运行和生产效益。
五、改造后的效果
1、经过近几年来的生产使用证明，改造后的停车装置具有以下几点效果：（1）停车位置与中段平面之差可控制在10cm以内，为罐笼提升的安全运行提供了可靠的保障。（2）有效地节约了因对罐所需的电能消耗，同时提高了副井的提升效率。
2、该尾绳防扭装置自 1999年 3月安装使用至今，先后动作了几次，避免了损坏尾绳事故。且装置简单、可靠、成本低，与传统的水银开关相比，在副井提升井底积水较多的条件下，显得更为优越。
3、采用PLC控制的提升机运行稳定、可靠，没有因提升机电控系统的故障影响生产，为矿山的稳定生产奠定了坚实的基础
