矿井提升机TKD电控系统的技术改造.pdf

第 2 3卷第 2期 2 o o 3年 6月 山 西煤炭 S HANXI COAL Vo 1 ． 2 3 No ． 2 J u n e 2 0 0 3 矿井提升机 T KD电控系统的技术改造 赵树 芬 山西省煤 炭规划设计院 ， 山西 太 原 0 3 0 0 4 5 摘 要 采 用 可 编 程 控 制 器 P L C 技 术 对 矿 井 提 升 机 老 式 TKD 电控 系统 进 行 改 造 ， 功 能 更 强 大 ， 性 能 更 优 良 ， 维 护 更 方便 ， 运 行 更 可 靠 。 关 键 词 可 缟程 控 制 器 ； 提 升 ； 电控 改 造 中 图 分 类 号 TD 5 3 4 文 献 标 识 码 A 1 概 况 太原西峪煤矿副井提升机是于 1 9 8 9年 8月安 装调试后投入运行 的， 为双滚筒单绳缠绕式交流提 升机， 型号为 2 J K一3 0 ／ 3 ， 配套湘潭电机厂生 产的 TK D一1 2 8 6电气控制系统 ， 电气制动方式为动力制 动， 主 电机额 定 功率 为 2 8 0 k W， 额 定转 速 为 7 3 5 r ／ mi n ， 主要用来升降人员， 下放物料 ， 提升矸石。 2 TKD 电控 系统各 组成部 分功 能及 存在 的问题 TKD电控系统是 由继电器逻辑电路 、 大型空气 接触器、 测速发电机等组成的有触点控制系统。 2 ． 1 T K D 电控 系统 的构成 及 功能 a ． 高压开关柜 6 k V高压进线 开关， 有使用和 备用两路输入 ， 具有失压 、 过流、 短路等保护功能。 b ． 高压换 向制动柜 该开关在加速 、 等速和爬行 段向电机定子 回路施加交流高压 ， 并完成换向功能； 在减速段向电机定子 回路施加直流电源 ， 使 电机 处 于可控制动状态 ， 由 5台高压接触器构成。 c ． 主电机 提升机拖动电动机 ， 为绕线转子型。 d ． 金属电阻 转子回路的 3组调速电阻 ， 每组分 成 8级 。 e ． 转子柜 用于改变转子 回路金属电阻接入量 的大小 ， 用来调节电动机转速 。 f ． 动力制动电源柜 可调幅值的直流电源 ， 以完 成减速段负力 时的制动。 g ． 稳压源 为保证控制系统的可靠性、 准确性和 稳定性而附加的三相交流稳压器。 h ． 主控柜 系统控制的心脏 ， 完成提升工艺要求 的各种控制作用。由几面功能各异的电控屏组成。 i ． 测速发 电机 为保证控制 的准确性 而引起 的 速度反馈量， 同时可作 为安全保护环节的速度参考。 j ． 深度指示器 机械的容器位置指示装置。 k ． 信号液压站控制柜 为完成提升控制而必须 增加的逻辑控制装置， 专用于信号工 向提升机 司机 发控制信号。 I ． 给定装置 为完成速度给定的装置 ， 常用凸轮 板推动 自整角机构成。 m． 后备保护 由于电控系统的控制不可靠而增 设的电子 电路安全保护装置， 以形成安全保护的双 线制。 n ． 操作台 完成提升工艺要求 的操作控制中心 ， 由控制电器和显示电器构成。 o ． 必要 的外部控制端子 诸如到位开关、 井筒开 关、 减速点开关 、 过卷开关 、 液压站控制端子、 闸瓦磨 损开关、 松绳开关等必须的外部控制端子。 2 ． 2 T KD电控 系统存在的问题 由于该系统的电气控制设备完全由有触点系统 构成 ， 且已使用 了约 1 2 a ， 触点氧化 ， 弹簧疲劳 ， 绝缘 老化 ， 造成电控系统故障率很高， 每天均需 由专人定 时检修， 而且还经常出现提升机事故。同时， 提升机 的部分后备保护已不起作用 ， 安全性能很难保证 ， 因 此副井提升机电控系统的改造迫在眉睫。 3 TKD 电控 系统 的技术 改造 为了解决 T ．KD电控系统存在 的上 述问题 ， 我 们 于 2 0 0 1年 5月对其进行了改造 ， 采用了河南焦作 收稿 日期 2 0 0 3 - 0 1 ． 1 5 作者篱介 赵树芬 1 9 7 4 一 ． 女 ， 山西武乡人 ． 助理工程师。 主要从 事矿山机 电设计工作。 维普资讯 山 西 煤炭 第 2 3 卷 生产 的 J TD KZ NO l S型 交流 提升 机 电控 系统 。 3 ． 1 新 型 电控 系统 的构成 新型 电控系统工程 中的高压开关柜 、 高压换向 制动柜、 主电机、 金属电阻、 转子柜、 动力制动电源柜 及必要的外部控制端子基本不变， 而对于其中的硬 件设施已全部省去 ， 从而极大 的简化 了系统的构成 见 图 1 。 鏖 囊 劈 柜 轰 毫 阻 圈 1 改 造 后 新 型 J TKDZ N 一0 1 S电 控 聂 统硬 件 配置 圈 a ． 主控 台 J T D KZ N Z KT 主 控 台是 该 电 控 系 统 的核 心设备， 它运用 R S4 8 5通讯方式， 采用技术先进 、 性 能可靠 的日本三菱公司的 F X 2 N型可 编程控制器 P L C ， 按安全回路双线制的设计原则 ， 完成提升机 运行过 程 中应 有 的逻辑 控制 、 时 间和速 度控制 、 按行 程的速度给定 、 P I D速度闭环控制 ， 以及各种情况下 的安全保护 ， 自动化开车等控制作用和各种工作状 态 的语 言报警 及模 拟显 示 。 b ． 调速控制智能站 J T D KZ NT KZ型调速控制智 能站采用 R S 4 8 5通讯方式接收主控 台 P L C的操作指令 ， 控制转 子柜中 8级加速交流接触 器的相应 动作 ， 使之对交 流绕线式异步电动机转子回路 电阻进行切换 ， 以达 到对 电机 自动 调速 的 目的。 c ． 换向制动智能站 J T D KZ NHZ Z型换 向制 动智 能站亦采用 R S 4 8 5通讯方式接收来 自主控台 P L C的操作指令 ， 实现 6 k V高压 电源与动力制动电源的切换 ， 以及提 升机的正反向运转。 d ． 外用附件 轴编码器 高、 低速轴各安装一套 ， 将 电机旋转 量变成数字变化量加到 P L C中， 以给 出容器位置 、 按行程的速度给定计算 出当前的速度 、 深指脉冲传 感器 、 制动油和润滑油压力传感器及各种非接触开 关等部件。 3 ． 2 J T D KZ N一0 1 S型 P L C电 控 系统的优 点 a ． F X 2 N型可 编程控制器 P L C 的功能齐全 ， 原 TK D电控系统 中的继 电器逻辑关 系均可用编程 器结合 2 0种基本指令和几种应 用指令进行程序编 制 ， 而且梯形图与电路图相仿 ， 只要有相应 的电工基 础 都可 以看懂 。 b ． 可以实现按行程进行速度 给定 和 P I D速度 闭环控制 ， 省去凸轮板 、 自整角机 、 磁放大器等一 系 列硬件设施 ， 而且控制精度大大提高。 c ．在不增设附加硬件的情况下 ， 可以增加多种 保护 。 d ． 外线路控制执行继电器数量少 ， 维护方便。 e ． F X2 N型 P L C的工作电压为宽带电压 ， 抗干 优性强 ， 功能强大 ， 无故障工作可达 3 0万 h ． f ． 系统内部故障可以直接在触摸显示屏或编程 器上查 出， 处理方便。 g ． 上、 下井 口的各项闭锁功能可以全面实现。 h ． 主控台配有运行参数显示 ， 准确提供行程、 速 度、 油压、 电气等数据 ， 便于司机观察 。 i ． 信号参与控制 ， 并有打点记忆功能。 4 改造后 的效益 新 型 的 电控 系 统投 入 运行 后 ， 取 得 了 明显 的经 济效益和安全效果。 a ． 节 电效益 副 井 电控 系 统 2 0 0 0年全年 用 电量 为 4 7 4 5 0 0 k W h ， 日均 用 电 1 3 0 0 k W h ， 改造 后 日 均用电 7 2 0 k w h ， 节电率为 4 4 ． 6％， 由此可得年节 电量为 2 1 1 7 0 0 k W h ， 按每度电费为 0 ． 3 4元计算 ， 年节约电费为 7 ． 1 9万元 。 b ． 其它经济效益 使用该系统后 ， 可靠性大为提 高 ， 几乎作到了免维护。这样 ， 每天用于维护电控系 统的人员和材料大为降低。另外 ， 故障减少 ， 日提升 时间增加， 提高 了劳 动生产率 ， 以上几项 的合 计费 用 ， 每年最少可产生约 5万元的经济效益。 c ． 社会效益 该 电控系统使用后 ， 各种安全保护 功能更加完善可靠 ， 并增加 了许多更高级 的保护功 能， 使得整个提升系统的安全性能明显提高 ， 为西峪 矿 的安全生产起到了一定的保障作用。 总之， 新型的 P L C电控系统较老式的 T K D电控 下转第 5 6页 维普资讯 山 西煤炭 第 2 3卷 矿井安全生产。 综合我 国煤矿地质工作者多年的成功经验 ， 作 者认为可以通过以下措施防止此类水害的发生。 a ． 及时判明突水预兆， 初 步估算 突水量。一般 预兆包括有 煤层变潮湿、 松软； 煤帮出现滴水、 淋水 现象 ， 且淋水 由小变大， 有时煤帮 出现铁锈水 迹， 工 作面气温降低 ， 或出现雾气或硫化氢气味； 有时可听 到水的“ 嘶嘶” 声 ； 矿压增大， 发生片帮、 冒顶 等。可 以用式 1 水泵标定法来判别水量的大小。 f、r r Q KNW ,D 1 “1 ，m 3 ／ mi n ． 1 r 式 中 K 水 泵的排 水 系数 1 ； N 增 开 的水 泵 台数 ； 台 ； w 水 泵 的排水 量 ， m3 ／ mi n ； H f 时间内水位上升高度 ， m； S 水仓的水位断面积， m3 ； f 水仓水位上涨 H所用的时间， mi n ． b ． 探查断层。具体 内容包括 ， 断层的位 置、 形 状要素、 断层带宽度； 断层带的充填物、 充填程度、 胶 结物和胶结程度 ； 断层两盘对接部位岩性及其 富水 性 ， 煤层与强含水层的实际间距 ； 断层与其他含水断 层的交切部位及其富水性。为探明以上 内容 ， 应首 先提供断层面等高线 图及两盘主要煤层、 含水层对 接关 系 图 ， 探测 断层 预想 剖 面图 。 c ． 强 排疏 干 法 。在 疏 放 水 的 同时 ， 要 查 明补 给 水源 ， 补给边界和补给通道 ， 积极进行截源堵水 ， 在 减少补给的情况下进行疏干 ， 减少矿井涌水量， 提高 生产效率 ， 实现安全开采。疏放程序主要有 以下三 个 一是疏 放勘 探 ， 进一 步查 明矿井 疏 放所需 要 的水 文地质资料， 包括地下水的补给条件及运动规律 ， 水 文地质边界条件 ， 地下水水量预计 ， 被疏放水层与地 表水、 河流水体或与其他含水层之间的水力联系以 及可 能的 变化 ， 含水 层 的导水 系数 和储 水 系数 ， 从 而 确定疏放的可行性 方案。二是试验疏放 试验性疏 放方案的正确性表现 为开采初期 的降低水位 ， 能经 受 6个月 ～l 2个 月， 尤其是雨季 的考验 ； 三是经常 疏放。经常疏放是生产矿井 日常性 的疏放工作。 Fi n d W a t e r S o u r c e t o Pr e v e n t W a t e r d i s a s t e r J I AO Xu n g X i s h a n C o k e c o a l G r o u p ， T a i y u a n S h a n x i 0 3 0 0 5 3 ， C h i n a Ab s t r a c t Af t e r wa t e r b u r s t ， i t i s i m p o r t a n t t o f i n d o u t t h e wa t e r s o u r c e i n s ha f t ． Thi s p a p e r p r e - s e nt s wa t e r c o n t e nt a n a l y s e t o he l p f i n d wa t e r so u r c e a n d i n s ur e s a f e t y． Ke y wo r ds wa t e r d i s a s t e r ； wa t e r s o ur c e； wa t e r co n t e n t a n a l y s e 本 文责任 编辑刘 大为 上接 第 5 4页 系 统 有 着结 构 简 单 、 功 能 强 大 、 性 能优 良、 性价比高等显著优点 ， 它不仅可获得很高的 经济效益 ， 安全性能也明显提高 ， 使西峪矿副井提升 机电控系统的整体技术指标达到了国内先进水平 。 Th e Te c h no l o g i c a l Re f o r ma t i o n o f TKD El e c t r i c Co nt r o l S y s t e m o f M i ne Ho i s t ZHAO S hu - f e n S h a re d I n s t i t u t e o f C o a l P r o g r a m mi n g a n d D e s i g n ， T a i y u a n S h a n x i 0 3 0 0 4 5 ， C hi n a Ab s t ra c t Us i n g PLC t e c h n ol o g y t h e r e f o r ma t i on o f t h e ol d e r t y p e of TKD e l e c t r i c co nt r o l s y s t e m o f mi n e h o i s t h a s b e e n co mpl e t e d a n d i t p o s s e s s e d ma ny a d v a nc e d f u nc t i o n s， sat i s f a c t o r y pe r f o r ma n c e， co n v e ni e n t ma i nt e n a nc e a n d r e l i a b l e o pe r a t i on． Ke y wo r ds p r o g r a mm a b l e l o gi c c o nt r ol l e r； h o i s t i n g； r e f o r m a t i o n o f e l e c t r i c co n t r o l 本 文 责任 编辑刘 大为 维普资讯