[发明专利]矿井提升机S7-300电控保护综合试验技术

说明书

技术领域

《矿井提升机S7-300电控保护综合试验技术》属于能源与环境科学中安全生产的新理论、新方法研究范围，也属于工业(能源)中煤矿井下作业人员管理技术和安全生产技术。

背景技术

1、基本概念

(1)基本概念

A、矿井提升机

矿井提升机主要由电动机、减速器、卷筒(或摩擦轮)、制动系统、电控系统等组成，是集成了机械、液压、电气技术于一体的大型固定设备。由交流或直流电动机带动卷筒，通过卷筒上的钢丝绳带动容器在井筒中升降人员和设备、提升煤炭、矸石和下放材料。其运转的安全性，不仅影响矿井的生产，而且还直接涉及矿井作业人员的生命安全。矿井提升机电气控制系统的优劣在很大程度上决定着提升机运行的安全性。

B、PLC

PLC是可编程序控制器的英文简称(Programmable Logic Controller，PLC)。它采用可编程的存储器，用于内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数等面向用户的指令，通过数字或模拟输入/输出控制机械或生产过程。其工作过程一般分为输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段，完成三个阶段称作一个扫描周期。在设备运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。S7-300是德国西门子公司生产的PLC。PLC具有以下特点：

a)使用方便，编程简单。

b)有很强的功能，可以实现非常复杂的控制功能。它与相同功能的继电器-接触器系统相比，具有很高的性能价格比。

c)硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强。硬件配置确定后，可以通过修改用户程序，方便快速地适应工艺条件的变化。

d)可靠性高，抗干扰能力强。

e)系统的设计、安装、调试工作量少。

f)维修工作量小，维修方便。PLC的故障率很低，且有完善的自诊断和显示功能。PLC或外部的输入装置和执行机构发生故障时，可以根据PLC上的发光二极管或编程器提供的信息迅速地查明故障的原因，用更换模块的方法可以迅速地排除故障。

C、矿井提升机电气控制系统

矿井提升机的电气控制系统分为交流和直流两大类。交流电控系统，一般利用外接电阻调速，如与JK型提升机配套的TKD型电控系统及转子串电阻全数字交流提升机电控系统。直流电控系统有可控硅-电动机电控系统及全数字直流电控系统。近年来，交流变频调速电控系统应用广泛，是矿井提升机电气控制系统的发展方向。

D、矿井提升机必须具备的电气保护

防止过卷装置：当提升容器超过正常终端停止位置(或出车平台)0.5m时，必须能自动断电，并能使保险闸发生制动作用。

防止过速装置：当提升速度超过最大速度15％时，必须能自动断电，并能使保险闸发生作用。

过负荷和欠电压保护装置。

限速装置：提升速度超过3m/s的提升绞车必须装设限速装置，以保证提升容器(或平衡锤)到达终端位置时的速度不超过2m/s。如果限速装置为凸轮板，其在1个提升行程内的旋转角度应不小于270°。

深度指示器失效保护装置：当指示器失效时，能自动断电并使保险闸发生作用。

闸间隙保护装置：当闸间隙超过规定值时，能自动报警或自动断电。

松绳保护装置：缠绕式提升绞车必须设置松绳保护装置并接入安全回路和报警回路，在钢丝绳松弛时能自动断电并报警。箕斗提升时，松绳保护装置动作后，严禁受煤仓放煤。

满仓保护装置：箕斗提升的井口煤仓仓满时能报警和自动断电。

减速功能保护装置：当提升容器(或平衡锤)到达设计减速位置时，能示警并开始减速。

防止过卷装置、防止过速装置、限速装置和减速功能保护装置应设置为相互独立的双线型式。

(2)保护试验的项目及方法

以上九项保护中，可以直接试验的有硬件防止过卷保护、过负荷和欠电压保护、闸间隙保护、松绳保护、满仓保护、深度指示器失效保护，试验方法与继电器-接触器电控系统相同。而软件防止过卷保护、防止过速保护、限速保护、软件减速功能保护需要了解PLC电控中保护设置的原理进行试验。

2、矿井提升机电控保护试验的现有技术

现阶段，在矿井提升机的日常管理中，煤炭生产矿井只试验硬件过卷、松绳、闸间隙等硬件保护，软件过卷、过速、限速等提升机重要软件保护均不进行试验。不符合《煤矿安全规程》第三百九十一条“提升装置的各部分……电动机和控制设备以及各种保护和闭锁装置等，每天必须由专职人员检查1次……”的规定，存在管理盲区。