基于PLC控制的直流电控技术在矿山提升机中的应用.pdf

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2010年第4期中州煤炭总第172期基于PLC控制的直流电控技术在矿山提升机中的应用徐波(河南煤业化工集团鹤煤公司十矿，河南鹤壁458000)摘要：针对继电器和接触器控制的TKD电控技术所产生的故障率高、动作不可靠、能耗高、效率低、噪声大等突出问题，在分析副井提升机使用直流提升技术可行性的基础上，提出了采用PLC控制的直流电控技术的总体方案。应用效果表明，新的直流电控系统使副井提升系统运行平稳、保护完善。关键词：PLC直流电控技术；提升机；提升系统中图分类号：TD534文献标识码：B文室编号：t003—0506(2010)04—0055—02近年来，随着矿山资源需求的高速增长，埘矿山一部分能量消耗在转子电阻上，节能效果差。生产技术提出了越来越高的要求，国内绝大多数矿(2)保护与控制功能完善，维护工作量小。PLC井提升机电控系统还使用交流串阻调速继电器一接控制的交流电控系统相对于原TKD电控系统，主要触器控制，效率低下，安全隐患多，严重制约着我国差别在于无机械触点，将原来的机械采集信号转变矿山产业的健康发展，急需进行大规模的技术改造为主角编码器采集信号，从控制原理上无法实现真和设备更新。根据国家第二批明令禁止使用产品目正全自动化控制，必须由司机参与提升过程；但其保录，鹤煤十矿副井提升机TKD电控系统属于禁用产护与控制功能比TKD完善，维护维修工作量小。品，主要存在以下缺点：①故障率高，动作不可靠，接(3)技术成熟，性能稳定。全数字直流调节装触器触头易烧损，安全性差；②能耗高，效率低，噪声置采用模块化硬件结构，具有硬件结构单一、参数稳大。经分析，对副井提升机实施PLC控制的直流电定且调整方便、调速精度高、可靠性好、便于维护、可控技术改造。根据鹤煤十矿使用直流提升的情况，方便与上位机联网等特点。该装置经过近几年的发决定采用高速直流电机带减速机拖动。展，技术成熟，性能稳定，是现行矿井提升的主流装置。1直流电控提升的可行性分析(4)节省时间，节约资金。由于鹤煤十矿主井使副井提升与主井提升有很多不同情况。副井在用直流控制，如果副井采用交流PLC电控系统，在维上下人员时，提升速度与提升的加速度、减速度在护维修以及技术掌握上需要一段时间，同时因为2种《煤矿安全规程》中有严格的要求，加速度不得超过不同电控系统间存在差别，需要备用2种关键部位的±0．75m／s，最大提升速度不得超过8m／s。因此，备件，增加一定费用，采用同型号控制系统后，只需要在副井提升过程中要求提升速度平稳。直流拖动技备用l套即可，减少资金占用和备用配件数量。术具有以下优点。(5)与相应系统兼容。副井如果能够采用高速(1)机械特性较好。①直流电动机的机械特性直流电动机带减速机拖动，其PLC电控系统如果能是硬特性，当改变电压启动和调速时，可以实现无级与主井同厂家同型号，就能够在技术掌握、设备维护启动和调速，启动平滑性好，调速范围宽，精度高。和需用备件等方面与主井达成一致，以提高副井提②交流电动机的机械特性是软特性，在矿井提升中升的平稳性，减少设备的维修维护工作量以及新技多采用转子串电阻调速，当转子串入电阻调速时，电术掌握熟悉时间，提高主提升系统的安全系数。动机的输出功率减小，效率降低，串电阻调速并不能2实施方案实现真正无级调速，在切换电阻时冲击电流大，很大(1)将原480kW交流电动机更换为500kW直收稿日期：2010—02—03流电动机，保留原减速器，配合高速电机组建直流拖作者简介：徐波(1972一)，男，江苏晕宁人，助理丁：程师，现从事机动系统。电1作。·55· 2010年第4期中州煤炭总第172期(2)将原TKD交流电控系统更换为全励磁变一屡i磁拒⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．速度反馈ll速度给定数字直流调速PLC控制系统。新系统结构如图1所示。r节一一柜It一．。1t⋯一一一⋯一一一(3)将原操作台更换为与主井同型号减速箱：同样式的不锈钢台面操作台。i}i机鲁1电流闭环调节一一一一一：一．．．一⋯⋯⋯’’西门子调节器22快速开关2波电抗器3运行效果测速发电一l一；2009年5月3日0：O0班正式投入运越行以来，设备运行正常。(1)提升机采用PLC控制直流高速拖动，完全避免了机械接点的故障，维护工作量减小。(2)直流电机无级调速，在升降人员图1全数字直流调速PLC控制系统时加速运行平稳，人员乘坐感觉良好。司机操作简单，方便合理。机操作系统以西门子PLC为控制核心，通过其电(3)显示台深度指示准确、直观、可视，各种保源／通信模板、数字量模板、模拟量模板、高速记数模耥¨护均能够正常投人和切除，提升速度稳定，加速、等板采集现场控制信号／故障信息，发出控制指令，传速、减速、爬行停车阶段运行平稳，提升机最大运行输数据给上位机显示，使操作系统与传动系统互相速度7．8m／s。结合，相对于交流PLC控制或TKD控制所需备件(4)上位机可显示运行速度、高度、运行曲线少，故障少，维修费用低。图、励磁电流曲线、电枢电流曲线、安全回路工作状(2)社会效益。副井提升在上下人员时，要求态、提升次数、故障原因等信息，非常方便故障排除加、减速平稳，采用直流提升可完全实现无级调速，与自检。运行平稳，安全性能高。电控系统维护、维修工作量(5)节省了提升循环时间。副井提升机使一次小，安全系数高，社会效益显著。提升循环时间减少15s，提高了副井提升量，保障了5结语矿井的运输能力。鹤煤十矿副井提升由TKD系统改造为直流电4效益分析控系统，更改拖动电动机，使副井提升系统运行更加(1)经济效益。①因交流提升系统采用转子串平稳，保护更加完善，经济效益显著。同时与主井使电阻调速，在负重提升时使用动力制动，大量电能消用相同电控系统，维修人员学习掌握方便，备件节耗到转子电阻上，其制动系统属于能耗制动。采用省，整体操控相同，司机可互换使用，不需要适应时直流提升后可避免转子电阻消耗大量电能，节能效间。为使系统更加可靠，采用双励磁整流柜(1用1果明显(比交流节能15％～20％)。副井提升机技备)，合理调整加减速段，将整个循环缩短15s。此改后，每月用电量减少2．3万kWh，年节电约27．6次改造取得了较好的经济、安全效益，值得推广应万kwh。②备件少，维修费用低。全数字直流提升用。(责任编辑：刘欢欢)(上接第54页)到更好的堵水效果，需采取几种方法同时或交叉进行。为确保采掘工作正常进行，对构造破碎带突水5结语尽量“以堵为主，能堵尽堵”；遇到条件复杂不能完构造破碎带在各个矿井各个采掘空间存在的形全堵水时，应采取“疏堵结合”方法在人为控制下将式不同，突水情况也不相同，要根据实际情况选用注突水排出采掘工作空间。浆堵水方法进行施工。在条件复杂情况下，为了起(责任编辑：秦爱新)．56．