矿井提升机电控系统集中控制的改进与优化

提升机是矿山的安全设备之一，其运行性能不仅直接影响矿山的生产效率，而且影响矿山的安全生产。

主要提升井系统承担矿石等运输，其安全高效运行至关重要，但目前国内大部分提升控制系统自动化程度不高，人员多，人为参与控制多，严重影响了提升机运行的经济性、安全性和稳定性。

随着企业的发展、生产规模的扩大，矿井提升机的更新改造日益加剧，提升机的传动控制系统和信号操纵系统等安全稳定的运行需要不断升级。

五矿邯郸矿业有限公司北洺河铁矿主井提升系统为矿石提升井，年提升能力180万t。 每年工作8,000小时以上，在内部创造产值，是向外部展示形象的窗口。 经过多年系统优化改造，年生产能力可达280万t以上。 卷扬机的主要参数如表1所示。

表1提升机的主要参数

提升机采用德国西门子S7-400和S7-300可编程控制器冗余控制，软硬件多线制安全电路。

电气传动系统采用电枢12脉动反向并联、磁场恒定的传动方案。 西门子6RA70系列直流调速装置是电枢和磁场的调节中心，调节电枢和磁场。

上层计算机配备的STEP7、WinCC软件实现S7的编程、调试、系统监视等功能。

随着科学技术水平的提高，西门子6RA80型直流传动装置逐渐取代6RA70型直流传动装置。 随着“机械化换人、自动化换人”的推进，降低员工劳动强度、控制各环节、降低能耗、提高生产效率、提高高效安全运行管理已成为当务之急。 最近将提升机传动系统由6RA70型直流传动装置升级为6RA80型直流传动装置，完成了提升机的“无人”改造。

1 改造设计方案

传动系统采用西门子6RA80型直流传动装置12脉动逆并联的设计方式。 主控系统采用双PLC控制，分别负责提升机的过程控制和软件安全保护，两套PLC系统通过网络通信进行数据交换，确保提升机安全运行。

PLC系统采用西门子S7-31X-2DP系列产品，该产品具有数字量、模拟量、高速计数等数据采集与处理功能，具有MPI、PROFIBUS-DP、以太网等多种网络通信功能

采用以PLC自动控制技术和上位机监控软件WINCC为核心的矿井提升机监控系统，以STEP7为下位机PLC软件设计平台，具有界面监控、数据存储查询、故障数据分析和产量统计等功能。

系统经过完善，最大限度地减少了中间继电器、时间继电器、按钮、信号灯的使用，简化了控制电路，便于维护。

增设温度检测系统和烟雾检测报警系统，包括制动盘温度、轴承温度、主电动机温度和液压站温度等进行统一检测。 烟雾检测报警系统主要监测和监控检测控制柜和卷扬操作室，输入主控系统统一控制。

新系统采用先进可靠、成熟的网络化分布式技术，可以大大减少系统布线，提高系统可靠性，减少故障率，便于操作，大大节约人员配置，实现机房无人值守。

系统采用位置、速度及转矩三闭环自适应控制功能，其动、静态性能指标满足提升机四象限运行要求，可按给定速度图实现起动、加速、等速、减速、低速行走、停车等，且具有平稳过渡的s曲线减震功能

系统增加了远程诊断，采用基于互联网的VPN虚拟专用网通信来保证网络通信的安全，通过PLC以太网模板、交换机及VPN路由器等硬件和专用软件系统， 可以通过远程诊断系统对现场运行的系统进行在线监测和故障诊断，有利于现场工程师快速处理问题，减少故障处理时间，提高工作效率。

2 系统优化方案设计

主井供电电压正常在6，6 200 v左右，但变电站供电范围有较大波动且不稳定。 大型设备频繁启动会引起电压波动，对主井电控系统的提高影响非常大。 电压波动范围没有规律性，需要长时间记录找出规律性来调节设备，使设备适应电压波动。

全矿用电较高时，主井供电电压降至6，000 v，用电较低时，升至6，400 v，较大的供电范围对提升机运行的影响非常大。 特别是箕斗重载启动阶段，提升机主机供电电压降至742 V，与正常提升机主机电压相差830 V和100 V左右，对提升机及其相关设备的影响非常大。

为了保证提升机的安全稳定运行，主控制系统对提升机设置了较多的保护。 例如，主电动机的过温、过电压保护、过电流保护和欠电压保护等。 当主电动机电流和电压超过或低于设定值时，保护措施启动，提升机停止运行，对提升机起到相应的保护作用。

主井供电电压较低时，提供给升降机主电动机的电压最低为742 V。 主井升降机重载启动时，压降非常大，电压值超过直流传动装置设定的最低允许电压，直流传动装置报告F60006欠压故障，升降机重载急停，对升降机和钢丝绳影响非常大。

通过密切观察和记录主井高压进线侧电压的变化，特别是大型设备启动对电压的影响，统计电压值，总结规律，通过两种方法实现电控系统的平稳运行。

)1)长供电电压较低时，提高主井供电电压；

)2)调整西门子6RA80型直流传动装置的系统参数，使之符合主井供电电压的波动特点。

观察主井提升机运行时启动、加速、等速和减速段电压的变化情况，观察不同时段主井电压变化情况，分析规律，确定传动装置参数修正范围，根据参数修正范围确定供电电压报警值和报警值设定公式。 最终确定P078、P086、P351、P352的修正值。

新井提升机电控系统在减速停车时，制动盘刹车声音大。 首先检查了液压站的油路和油质，发现无异常。 然后分析制动电流，通过增加制动盘预补偿值的方法减小制动器的工作距离。

临时粘贴值(P087和P088 )的设定需要多次计算并试验。 临时粘贴值设定过大时，会提前制动，影响制动盘、衬板、钢丝绳等； 补偿值太小，刹车的声音太大，无法解除。 需要多次反复试验、错误修正补偿值的设定尺寸，解决了制动盘制动噪音大的情况，减少了快速制动保持对制动头和制动盘的损伤。

3 结语

提升机系统经过改造和优化，具备数字化、自动化、网络化和信息化等先进功能，完全符合提升机流程运行需要。 系统控制精度高，操作简单，维护方便，监测、故障自诊断能力强。 先进的诊断技术减轻了维护人员的工作压力，提高和保证了设备的使用率。 不断优化电控系统的提升，使电控系统与相关设备的特性更加匹配，保证了提升机的安全稳定运行。 改造后提升机系统运行效果良好，满足现场生产要求，可供同行参考。