礦井主提升機供電設(shè)施遠程監(jiān)測、監(jiān)控系統(tǒng)改造

李雅江

摘要：隨著林南倉礦120萬噸達產(chǎn)的深入，原煤產(chǎn)量不斷地增加，從而加大了對提升系統(tǒng)的挑戰(zhàn)。為了保證提升系統(tǒng)的正常運行，杜絕或降低因提升事故對生產(chǎn)的影響，林南倉礦主井提升機交流繞線式雙機系統(tǒng)在原有轉(zhuǎn)子雙饋變頻系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，引進了這一新系統(tǒng)。新系統(tǒng)將與原有系統(tǒng)獨立并互為備用。

關(guān)鍵詞：變頻；備用

前言

林南倉礦作為開灤集團的發(fā)展型礦井，其生產(chǎn)地位日趨提高，在核定能力之內(nèi)的產(chǎn)量要求也不斷提高。2008年林南倉礦對原有提升機電控系統(tǒng)進行了自動化更新改造，使其提升能力適應(yīng)了礦井發(fā)展的要求。為了能夠降低因提升系統(tǒng)故障對生產(chǎn)的制約，林南倉礦又引進了一套提升機定子變頻電控系統(tǒng)。新系統(tǒng)與原有轉(zhuǎn)子雙饋變頻系統(tǒng)互為備用。

1.電控系統(tǒng)總體技術(shù)方案

1.1 總體技術(shù)方案

本套電控系統(tǒng)采用高壓定子變頻系統(tǒng)，與原有的交流繞線式雙機轉(zhuǎn)子雙饋變頻系統(tǒng)互為備用。

整個電控系統(tǒng)分為幾個部分：全數(shù)字交流變頻調(diào)速系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)化操作系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)。

調(diào)速系統(tǒng)： 采用全數(shù)字變頻器實現(xiàn)多重化控制，帶回饋制動四象限運行。

網(wǎng)絡(luò)化操作系統(tǒng)采用雙PLC雙線制控制；

監(jiān)控系統(tǒng)采用工控機系統(tǒng)，通過大屏幕真彩液晶顯示器對提升機的運行情況進行實時監(jiān)控。

1.2系統(tǒng)特點

（1）根據(jù)提升機的特點，采用多重化技術(shù)的變頻器對交流電機進行調(diào)速，回饋制動四象限運行。啟動、停車及加減速平穩(wěn)，節(jié)能、免維護。

（2）采用了全數(shù)字速度、電流、位置閉環(huán)控制使提升機在任意速度下運行穩(wěn)定可靠并保持較高的運行效率。

（3）PLC操作控制系統(tǒng)能完成提升機手動、半自動、檢修及應(yīng)急控制等各種運行方式的控制要求等。

（4）具有三條安全保護回路，其中，軟件安全回路兩條、硬件安全回路一條，關(guān)鍵環(huán)節(jié)采用三重或多重保護。

（5）監(jiān)控系統(tǒng)采用工控機作為上位機，通過大屏幕液晶彩色顯示器實現(xiàn)多畫面實時監(jiān)控，多參量數(shù)碼及曲線顯示、記錄，各種故障的報警及記錄，所記錄的圖表、曲線多達10天以上所進行的提升循環(huán)。

2.系統(tǒng)原理

變頻器采用轉(zhuǎn)子帶速度反饋的矢量控制技術(shù)。在轉(zhuǎn)子磁場定位坐標下電機定子電流分解成勵磁電流與轉(zhuǎn)矩電流。維持勵磁電流不變，控制轉(zhuǎn)矩電流也就控制電機轉(zhuǎn)矩。電機轉(zhuǎn)速采用閉環(huán)控制。實際運行中給定轉(zhuǎn)速與實際轉(zhuǎn)速的差值通過PID調(diào)節(jié)生成轉(zhuǎn)矩電流IT。經(jīng)過矢量變換將IT、IM變換為電機三相給定電流Ia*、Ib*、Ic*，它們與電機運行電流相比較生成三相驅(qū)動信號?？刂圃砜驁D如圖。

3.雙PLC提升數(shù)控系統(tǒng)

（1）選用雙套不同配置的PLC。雙PLC之間既有軟件上的聯(lián)鎖，還有硬件上的聯(lián)鎖和看門狗電路，對PLC的運行進行監(jiān)視，防止因為PLC死機或其他意外原因造成PLC故障時能及時監(jiān)測并參與安全保護。

（2）主控PLC應(yīng)用軟件能完成提升機手動、半自動 、檢修、換層、慢動、緊急控制開車等運行方式的控制要求。

（3）實現(xiàn)完善的保護功能，對于全程包絡(luò)線超速、過卷、減速等安全保護具有多重獨立保護。

（4）實現(xiàn)數(shù)字行程給定功能，定位精度≤|1|cm，并實現(xiàn)數(shù)字行程罐位位置顯示，在井筒內(nèi)設(shè)置同步開關(guān)對光電編碼器進行同步校正。

3.1 數(shù)字（電子）監(jiān)控器（含在雙plc提升數(shù)控系統(tǒng)中）

KTMN-Ⅱ型數(shù)字監(jiān)控器式專為礦井提升機控制設(shè)計的部件，不但能夠完全取代老式的機械式監(jiān)控器實現(xiàn)位置開關(guān)的產(chǎn)生、凸輪限速信號的產(chǎn)生、深度位置的指示等功能，還可以進行深度值、速度值、限速值等的指示，通過與主控系統(tǒng)的聯(lián)鎖，還可以實現(xiàn)過卷、定點限速、全速過速、減速過速、開車錯向、斷軸保護等另一套安全保護，并可參與到系統(tǒng)控制。

3.2 切換柜

系統(tǒng)6KV電源切換/機械、電氣閉鎖，當高壓變頻器出現(xiàn)故障時，通過系統(tǒng)切換柜完成高壓變頻系統(tǒng)與原系統(tǒng)之間的切換。

3.3上位監(jiān)控MMI系統(tǒng)

（1）MMI系統(tǒng)配有Windows NT 平臺、全漢字界面；

（2）具有與PLC通訊及礦井管理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的功能；

（3）監(jiān)控軟件實現(xiàn)：①提升系統(tǒng)動靜態(tài)畫面生成。②具有對提升機系統(tǒng)發(fā)生的輕重故障進行診斷和保存，實現(xiàn)了綜合后備保護功能。③各類報表生成、歷史記錄（多于30天）。

3.4軸編碼器與測速發(fā)電機

（1）數(shù)字監(jiān)控器的位置信號參與系統(tǒng)的位置閉環(huán)控制，并在操作臺上及上位計算機上進行深度及速度顯示。

（2）測速機作為速度保護的另一條線獨立保護，與其他兩路編碼器進行兩-兩相互比較。

（3）數(shù)字監(jiān)控器的位置誤差由裝于井筒中的磁性開關(guān)進行雙碼同步校正，確保控制及顯示精度達到1cm以內(nèi)。

3.5 液壓站控制系統(tǒng)（含在雙plc提升數(shù)控系統(tǒng)中）

液壓站控制系統(tǒng)在安全制動過程中實現(xiàn)二級制動功能。

（1）井口兩端的一定距離內(nèi)，自動將二級制動功能解除，保持一級制動功能；

（2） 獨立的PLC模塊控制，與控制系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)通訊進行必要的數(shù)據(jù)交換。

（3）對各電磁閥的工作狀態(tài)進行監(jiān)視，并在上位機上顯示

（4）完成對比例閥或電液調(diào)壓閥的控制并實現(xiàn)速度閉環(huán)；

4.效果

該系統(tǒng)引進后，降低了因提升故障而對生產(chǎn)造成的影響，保證了主井的正常提升。在引進新系統(tǒng)前，每月因提升故障影響生產(chǎn)平均為6小時，每小時的提升量為45勾，每勾原煤重量為8.5噸，原煤售價為400元/噸。年可創(chuàng)效：45勾/時*6小時/月*12月*8.5噸/勾*400元/噸=1101.6萬元

5.結(jié)束語

林南倉礦引進該新系統(tǒng)后，使提升更加安全、可靠，降低了因提升機電控系統(tǒng)故障對生產(chǎn)的影響，保證了礦井正常提升，為林南倉礦的持續(xù)高效的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。