矿井主提升机供电设施远程监测、监控系统改造

李雅江

摘要：随着林南仓矿120万吨达产的深入，原煤产量不断地增加，从而加大了对提升系统的挑战。为了保证提升系统的正常运行，杜绝或降低因提升事故对生产的影响，林南仓矿主井提升机交流绕线式双机系统在原有转子双馈变频系统的基础上，引进了这一新系统。新系统将与原有系统独立并互为备用。

关键词：变频；备用

前言

林南仓矿作为开滦集团的发展型矿井，其生产地位日趋提高，在核定能力之内的产量要求也不断提高。2008年林南仓矿对原有提升机电控系统进行了自动化更新改造，使其提升能力适应了矿井发展的要求。为了能够降低因提升系统故障对生产的制约，林南仓矿又引进了一套提升机定子变频电控系统。新系统与原有转子双馈变频系统互为备用。

1.电控系统总体技术方案

1.1 总体技术方案

本套电控系统采用高压定子变频系统，与原有的交流绕线式双机转子双馈变频系统互为备用。

整个电控系统分为几个部分：全数字交流变频调速系统、网络化操作系统、监控系统。

调速系统： 采用全数字变频器实现多重化控制，带回馈制动四象限运行。

网络化操作系统采用双PLC双线制控制；

监控系统采用工控机系统，通过大屏幕真彩液晶显示器对提升机的运行情况进行实时监控。

1.2系统特点

（1）根据提升机的特点，采用多重化技术的变频器对交流电机进行调速，回馈制动四象限运行。启动、停车及加减速平稳，节能、免维护。

（2）采用了全数字速度、电流、位置闭环控制使提升机在任意速度下运行稳定可靠并保持较高的运行效率。

（3）PLC操作控制系统能完成提升机手动、半自动、检修及应急控制等各种运行方式的控制要求等。

（4）具有三条安全保护回路，其中，软件安全回路两条、硬件安全回路一条，关键环节采用三重或多重保护。

（5）监控系统采用工控机作为上位机，通过大屏幕液晶彩色显示器实现多画面实时监控，多参量数码及曲线显示、记录，各种故障的报警及记录，所记录的图表、曲线多达10天以上所进行的提升循环。

2.系统原理

变频器采用转子带速度反馈的矢量控制技术。在转子磁场定位坐标下电机定子电流分解成励磁电流与转矩电流。维持励磁电流不变，控制转矩电流也就控制电机转矩。电机转速采用闭环控制。实际运行中给定转速与实际转速的差值通过PID调节生成转矩电流IT。经过矢量变换将IT、IM变换为电机三相给定电流Ia*、Ib*、Ic*，它们与电机运行电流相比较生成三相驱动信号。控制原理框图如图。

3.双PLC提升数控系统

（1）选用双套不同配置的PLC。双PLC之间既有软件上的联锁，还有硬件上的联锁和看门狗电路，对PLC的运行进行监视，防止因为PLC死机或其他意外原因造成PLC故障时能及时监测并参与安全保护。

（2）主控PLC应用软件能完成提升机手动、半自动 、检修、换层、慢动、紧急控制开车等运行方式的控制要求。

（3）实现完善的保护功能，对于全程包络线超速、过卷、减速等安全保护具有多重独立保护。

（4）实现数字行程给定功能，定位精度≤|1|cm，并实现数字行程罐位位置显示，在井筒内设置同步开关对光电编码器进行同步校正。

3.1 数字（电子）监控器（含在双plc提升数控系统中）

KTMN-Ⅱ型数字监控器式专为矿井提升机控制设计的部件，不但能够完全取代老式的机械式监控器实现位置开关的产生、凸轮限速信号的产生、深度位置的指示等功能，还可以进行深度值、速度值、限速值等的指示，通过与主控系统的联锁，还可以实现过卷、定点限速、全速過速、减速过速、开车错向、断轴保护等另一套安全保护，并可参与到系统控制。

3.2 切换柜

系统6KV电源切换/机械、电气闭锁，当高压变频器出现故障时，通过系统切换柜完成高压变频系统与原系统之间的切换。

3.3上位监控MMI系统

（1）MMI系统配有Windows NT 平台、全汉字界面；

（2）具有与PLC通讯及矿井管理系统联网的功能；

（3）监控软件实现：①提升系统动静态画面生成。②具有对提升机系统发生的轻重故障进行诊断和保存，实现了综合后备保护功能。③各类报表生成、历史记录（多于30天）。

3.4轴编码器与测速发电机

（1）数字监控器的位置信号参与系统的位置闭环控制，并在操作台上及上位计算机上进行深度及速度显示。

（2）测速机作为速度保护的另一条线独立保护，与其他两路编码器进行两-两相互比较。

（3）数字监控器的位置误差由装于井筒中的磁性开关进行双码同步校正，确保控制及显示精度达到1cm以内。

3.5 液压站控制系统（含在双plc提升数控系统中）

液压站控制系统在安全制动过程中实现二级制动功能。

（1）井口两端的一定距离内，自动将二级制动功能解除，保持一级制动功能；

（2） 独立的PLC模块控制，与控制系统通过网络通讯进行必要的数据交换。

（3）对各电磁阀的工作状态进行监视，并在上位机上显示

（4）完成对比例阀或电液调压阀的控制并实现速度闭环；

4.效果

该系统引进后，降低了因提升故障而对生产造成的影响，保证了主井的正常提升。在引进新系统前，每月因提升故障影响生产平均为6小时，每小时的提升量为45勾，每勾原煤重量为8.5吨，原煤售价为400元/吨。年可创效：45勾/时*6小时/月*12月*8.5吨/勾*400元/吨=1101.6万元

5.结束语

林南仓矿引进该新系统后，使提升更加安全、可靠，降低了因提升机电控系统故障对生产的影响，保证了矿井正常提升，为林南仓矿的持续高效的发展奠定了基础。