恒源煤矿主提升机异常车动保护的研究

恒源煤矿主提升机异常车动保护的研究

胡海刚1翟结林1程伟1鲁绪旺2

胡海刚1翟结林1程伟1鲁绪旺2（1.恒源煤电股份有限公司煤矿；2.皖北煤电集团公司卧龙湖矿）

摘要：针对煤矿主提升机液压站可能出现的非正常开闸的情况，文章以恒源煤矿主井提升机为例，通过电控PLC程序设定一道保护，控制了非正常开闸可能产生的后果。

关键词：主提升机电控异常车动保护研究

0引言

随着煤矿机电技术的发展和成熟，近些年来，主提升机的液压站的油压很大一部分是通过电液比例溢流阀来调节。以恒源煤电股份有限公司煤矿（简称恒源煤矿）主井T160液压站为例：系统正常工作时，电磁阀G3、G4、G5通电，液压油经液动换向阀、电磁阀、滤油器、球形截止阀分别进入盘形制动器，司机可通过控制制动手把的位置来调节电液比例溢流阀的电压大小，从而控制油压的的变化，达到调节制动力矩大小的目的。当电液比例溢流阀的比例电磁铁电压增加时，系统油压升高，制动器开闸；当电压减少时，系统油压降低，制动器合闸；当电压减少至零时，此时油压最低，为残压，提升机处于完全制动状态。

1液压站存在问题分析

该液压站的核心元件ATOS型电液比例溢流阀是意大利生产生产的，具有调节方便，控制精确的特点。正常工作制动时，比例溢流阀控制电压回零，油压降至残压。但此时G3、G4、G5仍然带电，如果此时比例溢流阀在工作制动的情况下突然有较大输出电压，盘形制动器在合闸状态下再次开闸，提升机就会处于危险的失控状态。事实上，这种情况是完全可能产生的，如果电液比例溢流阀的控制电磁铁电压的比例放大器击穿，就会造成控制电压直接导通，造成提升机在工作制动的情况下异常开闸，从而发生提升机失控，会造成重钩下滑，如果操作人员注意力不集中或者未及时合理采取措施，甚至会造成提升容器坠落事故，给煤矿的安全生产带来极大隐患。

2异常车动保护的提出

为解决液压站存在的安全隐患，可以从二个方面着手考虑：第一、加强液压站本身的安全可靠性，解决放大器击穿后控制电压直接输出的问题。第二、可以从提升机电控入手，完善电控的保护，使提升机在提升机工作制动时异常转动（以下简称“异常车动”）时保护动作，提升机实现安全制动。

由于矿井提升机液压系统的设计规范的原因及电子元件的特点，液压站本身改进难度较大。从提升机电控入手，可以通过PLC程序增加保护，达到对异常车动的控制。

恒源煤矿主井电控是煤科总院北京天地高新技术研究所研制的TKSZ-IV型直流电控系统，采用以西门子S7-300PLC为核心的电控系统，双PLC构成双线制安全监视和安全回路。因此，解决液压站存在问题的具体办法是在主井电控中的西门子S7的主控程序PC1、PC2中的FC50模块中分别增加或修改以下程序段（为方便叙述，以下以主井PC1的FC50为例）：

就故障时异常车动保护动作原理简述如下：

程序段106：在非运行情况下（如工作制动时），异常开闸致使重钩下滑，滚筒获得了大于0.5m/s的速度，则M63.4置1（该程序段导通）；

程序段107：如果M63.4值为1保持500ms，则定时器T47置位导通（故障状态），否则复位断开；

程序段108：取定时器T47常闭，在故障状态下，使M133.2（标志为“异常车动”）为0（该程序段断开）；

程序段176：取“异常车动”常闭，M34.0为故障报警，在故障状态下，该程序段导通，报警输出，便于故障判断；

程序段232：在故障状态下，参数“异常车动”值为0，使参数M41.1为0；

程序段235：M41.1为0，则参数“一类故障”为0，从而产生一类故障，使安全回路断开，制动油泵分，换向阀G3、G4失电，使油路导通，实现安全制动。

在主控PLC中增加保护需要经过成熟的思考，一方面保护需要达到预期的目的，另一方面在任何非故障状态下不能误动作。针对前面分析的可能会出现的异常车动的情况，解决问题的最基本思路就是在提升机的停止状态和运行速度上设计一道闭锁，使提升机在停车的指令下，达到设定的条件保护立即动作，实现安全制动。由于提升机在正常运行时，从发出停车指令到完全抱闸停车需要一个极短的时间（即为闸的空动时间，《煤矿安全规程》第四百三十一条规定：盘式制动闸空动时间不得超过0.3s），此时提升机仍然存在一个较大的瞬间速度，特别是在空勾提升状况下更为明显。根据提升机爬行段速度为0.4m/s，在主控PLC中设定了以上程序段，程序中选定用速度大于0.5m/s，并持续500ms的故障输出条件，实现时间速度的双重控制，最大限度防止了提升机正常或非正常停车时，造成的保护误动或误报。

3结语

该保护使用西门子S7-300型PLC程序，利用时间、速度的双重控制手段，保证了保护动作和报警的准确性；采用PC1、PC2双线制安全监视和安全回路，保证了保护动作的可靠性。保护设定后，经过多次试验，均能达到预期的目的。现已推广到副井电控使用，极大提高了主副井运行的安全性能。