暗立井过卷安全保护.pdf

9 2 煤矿机电 2 0 0 6 年第6 期 能实现四象限运行， 功率因数 c 0 s 0 ． 9 5 ， 设有过压、 欠压、 过流、 电机缺相等保护。 3 主要技术要求 1 满足 煤矿安全规程 规定的提升机所有保护要求及 安全回路双线制要求。 2 满足四象限变频调速的要求。 3 具有半 自 动、 手动、 检修 应急开车回路 等运行方式 的控制。 4 具有直观 的触摸式液晶显示屏显示运行的各种参 数 2 电控系统主要配量 1 全数字化主控台 实现逻辑、 顺序、 算术脉冲计数和通讯功能， 触摸式液晶 屏显示运行时力图， 速度图、 提升容器位置、 主电流、 制动压 力、 温度及各种故障显示。 2 矿用隔爆兼本安型 P L C控制柜 通过可编程控制器的 R S 4 8 5 通讯系统实现主控台对变 频器及提升机的控制。 3 矿用隔爆型变频器箱与电控器箱 通过主控台及 P L C箱发布的命令， 执行提升机电机的 正反向变频调速运行 ， 换向能量回馈制动等各项功能。 3 系统主要特点 1 保护功能齐全 采用完全独立的两套 P L C可编程控制器和部分硬件电 路组成三条安全电路。利用安装在高、 低速轴上的两只轴编 码器将脉冲信号提供给主监控机 的 P L C通过将脉冲相位。 自 动确定计算速度、 位置， 并实时显示到触摸液晶屏上 ， 实现 煤矿安全规程 规定斜井提升机的所有保护内容， 三条安 全回路相互冗余， 相互联锁 。 共同发挥作用， 对如过卷、 等速 及减速超速等重大故障实行硬、 软件三重保护， 液晶屏直观 显示运行各种参数及行车位置 ， 确保提升机安全可靠运行。 2 调速性能优越 采用变频调速装置， 提升机起动平稳， 无冲击电流， 电机 电流曲线平滑， 运行中实现无级调速， 调速性能优越， 噪音只 有4 0 d B左右， 远远低于原有设备， 杜绝了原有设备液压系统 阀组渗漏的弊病。上、 下井口减速段根据所提重物重量， 由 P L C按照预先设定的提升参数， 只要主令手柄不在零位， 提 升机运行到减速点后能自动减速， 操作简便， 杜绝绞车工人 为操作失误。反向回馈发电制动平衡， 可达到与正向提升调 速同等效果和状态。具有 l m ／ s 的检修和 0 ． 5 m ／ s 的应急运 行速度 ， 可保证提升综放支架的安全。 3 故障率低 系统的各项运行指令都由可编程箱的 P L C通过 R S 4 8 5 通讯方式传达， 接线简单 ， 无传统电控系统的复杂接线和数 量繁多的继电器 ， 大大减少故障点 ， 液晶屏的故障记忆和显 示提高了检修速度。 4 节能效果显著 变频调速装置彻底取消了调速电阻及调速磁力接触器 和控制继电器， 每年可节约上述易损件维修费4 万元左右， 而且节约了井下电控硐室的空间 ， 减少了开拓费用。四象限 变频调速装置， 在提升机下放运行时， 变频器能 自行进入回 馈制动状态 ， 将发电再生能量回馈到电网， 电机不消耗电网 电能。该提升机安装到矿井二采区后， 每天提升 1 2 0钩， 每 钩电机运行时间2 2 0 s ， 每天运行 2 6 4 0 0 s ， 其中一半时间不消 耗电能， 每天可节约电量 9 7 6 k Wh ， 每年节约电量 2 9 ． 2 8 万 k wh ， 每年节约电费 1 8 ． 7 4万元， 节能效果特别明显， 尤其对 于以此作为主提升的矿井， 节能效果更加明显。 收稿日 期 2 0 0 6 0 5 0 9 文章编号 1 0 0 1 0 8 7 4 2 0 0 6 0 60 0 9 2 0 2 暗立井过卷安全保护 张敬 亚 开滦矿业集团公司 钱家营矿， 河北 唐山 0 6 3 3 0 1 中图分类号 T D 5 3 4 ． 6 文献标识码 B 1 概 述 在矿井生产中， 由于提升系统各类事故时有发生 ， 这类 事故主要是由于提升机过卷造成的， 因此， 采取有效的安全 保护措施、 防止提升机发生过卷事故， 对煤矿安全、 高效生产 具有重要 的意义 。 2 过卷形式 提升机发生过卷的形式大致可分为 4 种 ①提升速度≥ 3 m ／ s 。煤矿安全规程规定 提升容器接近井 口时速度应 ≤ 2 m ／ s ； ②速限装置失灵， 但过卷保护开关工作正常， 保险闸施 以保险制动， 容器在规定的距离内停住； ③超速过卷， 此时容 器以最大速度运行， 保险闸失灵 ， 或者保险闸正常， 电机未断 电； ④全速过卷， 即电机未断电。 保险闸失灵， 这是最严重的 过卷情况。 为防止过卷事故 ， 提升系统都安设过卷装置。目前， 国 内煤矿普遍使用的过卷保护系统有 3 类 ①装在深度指示器 上的终点开关。提升终了时， 终点开关动作， 提升机进行工 作制动， 防止过卷； ②在井架上容器正常停车位置前后 0 ． 5 m 处设过卷开关， 当容器超过正常停车位置碰撞过卷开关， 此 开关动作 ， 电机自动断电， 提升机进行保险制动； ③设置缓冲 装置， 目前普遍使用木质楔形罐道作为缓 冲器， 阻止容器过 卷。但这些保护系统动作灵敏度均较差， 动作不可靠 ， 故障 率较高。 3 过卷安全保护 为防止提升机过卷， 我们从以下 4个方面着手， 提高其 工作可靠性。 1 设置准确可靠的检测点 我矿暗立井提升机在井筒 3 7 ． 5 m处设减速检测点， 以 保证安全运行。 维普资讯 2 0 0 6 年第6 期 煤矿机电 9 3 1 磁性减速开关检测法 在井筒中装设磁性接近开关， 当提升容器向上提升到达 该点时， 磁感应开关动作 ， 主电机脱离电网开始减速。 2 P L C 减速点检测法 在 P L C程序中设置减速点， 使其与井筒磁性开关动作 信号进行比较， 取其最可靠值对提升机进行减速控制。 2 设置过速保护装置 运行速度 2 m ／ s ， 设置的过速保护装置动作， 实现紧急 制动。我矿 暗立井提升机在井筒 中及 P L C中同时设置 了 2 m ／ s 检测点， 保证了检测的准确性。 3 选用可靠的过卷开关 我们将机械触点式开关取消， 选用灵敏高效的磁接近开 关代替， 基本上能做到提升容器一次准确停车， 无论发生何 种过卷事故， 过卷开关都能及时准确地动作。 4 增设缓冲装置 目前 ， 国内煤矿除使用楔形罐道作缓冲器外 ， 还先后使 用过弹性缓冲器 、 塑性缓冲器等， 为增强缓冲装置的工作可 靠性， 我矿选用了中国矿业大学研制的新型专利产品 B s型 多盘式摩擦缓冲装置。该装置主要利用多盘式摩擦制动原 理吸收过卷、 过放容器的动能， 其特点是 制动力稳定且易于 调节， 碟形弹簧及摩擦副都位于卷筒 内， 并采取了防潮密封 措施， 整个缓冲器安装于防护罩内， 可在井筒淋水等恶劣条 件下使用， 维护量小， 能重复使用。 收稿 日期 2 0 0 60 7 3 1 文章编号 1 0 0 1 0 8 7 4 2 0 0 6 】 0 6 0 0 9 3 0 2 矿用软启动开关的研究 尹成迅 ， 潘献全 1 ． 山西煤炭职业技术学院 机电工程系， 山西 太原 0 3 0 0 3 1 ； 2 ． 西山煤电集团公 司，山西 太原 0 3 0 0 2 2 中图分类号 T N 3 4 9 文献标识码 B 1 用三相交流可控硅斩波调压技术实现软启动 交流电动机软启动过程就是三相交流可控硅斩波调压 过程。为使三相交流电动机在重载情况下降低启动电流、 延 长启动时问， 实现低速恒转矩缓慢启动特性， 可采用三相交 流可控硅斩波技术 ， 其工作原理就是将三相反并联的可控硅 S C R 分别接到三相交流电源与三相交流电动机之间， 由可 控硅的通断来控制调整电动机端子电压。三相可控硅组在 每一时刻至少有二相导通 ， 其中一个正向导通， 一个反向导 通 ； 或一个正向导通两个反向导通 ； 或两个正向导通 ， 一个反 向导通三种情况。改变端子电压就可改变电动机转速， 电动 机启动过程就是一个逐步提高端子电压过程。在电动机启 动过程中， 在可控硅的控制极上加一个按比例积分变化的脉 冲触发信号， 即连续移动脉冲相位角， 可连续改变可控硅的 触发导通角 ， 使可控硅输出的电压 由低向高按线性连续上 升， 加到电动机端子后， 产生了相应启动力矩和缓慢上升的 启动转速。当可控硅导通角完全开放达到 1 8 0 。 时， 电动机 便达到全压运行 ， 启动完毕 ， 这时通过控制切换让并接于可 控硅组两端的真空接触器吸合， 对可控硅进行了旁路 ， 这就 保持了电动机正常运转。此时断开可控硅组 ， 等待下一次启 动。对于可控硅触发脉冲， 它的移相控制角只能在 0 1 2 0 。 之间变化， 一般采用触发脉冲序列方式。当可控硅控制角为 0 6 O 。 时， 其负载上各相电压被斩波， 其正弦波形有较大畸 变 ， 仅仅是包络线相而已。因此 ， 当可控硅的控制角越大其 波形畸变越严重。当 o 【 6 0 。一1 2 0 。 时， 负载上的电流不连 续 ， 其电压波形几乎由线段拼成。当电动机启动时， 如果控 制角过大， 不仅造成启动力矩不够而难以启动， 还会使电机 产生较大噪声和振动， 启动时运转很不平稳。故电动机启动 时， 可控硅的触发控制方式决定了电动机的启动特性。开发 设计出先进可靠的可控硅触发控制器， 是保证整个交流软启 动开关具有良好启动性能的关键所在。 2 可控硅斩波调压应用单片计算机触发控制技术 目前， 国内生产的矿用隔爆型可控硅交流软启动开关， 一 部分采用传统 的模拟电路触发器， 一部分采用国外生产的 可控硅通用触发器。模拟型故障较多 ， 性能差， 不稳定， 控制 不可靠； 进口的成本高， 结构复杂 ， 另要增加接口电路， 维修 困难。自主开发出先进可靠的专用于交流软启动开关的数 字触发控制器显得极为迫切。 1 单片机触发控制器硬件设计 其系统硬件组成是以 8 0 9 6单 片机为中心， 外扩展一个 程序存储器 R O M 2 7 6 4， 一个数据存储器 R A M 6 2 6 4， 另加 一 个 1 6位的定时／ 计数器 8 2 5 3和4 MH Z晶振电路、 一个 I ／ 0 扩展器 8 1 5 5 ， 再配上同步检测回路 、 电流电压温度检测 回 路、 脉冲功放驱动电路和脉冲变压器即组成了单片机数字触 发控制器， 见图 1所示。 2 5 3 1 1 0 9 同步 检测回路 6 2 6 4 ROM 数 据 存 储 德 可编程序控制器H 保护控制执行 图 1 单片机数字触发控制器 8 0 9 6单片机具有 l 6位 C P U， 4 0个 I ／ 0口， 一个 4 ／ 8通 道的 1 0位A ／ D转换器、 一个全双工串行 口和一个脉宽调制 器 P WM等， 其功能强大， 处理数据能力大 、 速度快， 能完成 脉冲触发器所有数据处理能力。既能独立完成检测电机过 流 、 过欠压和硅头超温等模拟量的输入及保护功能， 又能同 时产生多路脉冲触发信号控制多个可控硅 ， 能实现远程通信 控制。通过软件设计可实现启动时间 06 0 s连续可调， 选 择不同挡位可适用不同功率电机的启动控制， 采用冗余技术 维普资讯