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提升机电气控制十大安全保护
时间:2017年06月02日作者:本站原创


矿井提升PLC可编程电控系统是一个典型而复杂的控制和系统。目前,北京企宜同创、洛阳源创、中信自动化、天津深蓝等生产提升PLC电控系统厂家,在集团内部矿山采用。笔者通过参加集团公司检查,发现提升机PLC电控系统保护装置的设置因厂家不同而存在差异,有很大的随意性,国家无相关的标准设计规范。

1.提升机PLC可编程电控系统的组成原则

   利用PLC可编程控制器为控制核心的提升机电控系统应设置为双线制。笔者认为,电控系统具备两台可编程控制器不能就单纯地称双线制,提升机可编程电控系统应符合以下组成原则:

   1)组成双线制的两部可编程序控制器应相互补充、互相独立、互为备用。即正常时两台可编程器并列运行,其中一台可编程控制器故障时,另一部可编程控制器能够独立运行,完成提升任务。两台可编程控制器各有一套输出接口,能够相互切换。但是,两台可编程控制器有两套安全回路接点串联,单台运行时,另一台的安全回路自动屏蔽。现在,国内提升机电控均不能满足此种要求:

2)双线制的两台可编程控制器不应有过多的共享数据。对于一台可编程控制器故障后,通过简单外部设置应能够屏蔽数据,同时,可以屏蔽通信协议。对于利用可编程控制器组成局域岗的电控系统,通信协议还可重新自动设置。

   3)可编程控制器的最大优点就是利用计算机技术取代了模拟量和时间继电器减少了调试环节,增加了控制的灵活性,减少了现场布线。但是,对于一个些外部开关器什形成的保护接点不应接入可编程控制器,而应直接接入实际控制回路。无需调节的接点经过可编程控制器“二传手”控制,往往会发生不必要的事故。为增强显示功能,外部开关器件可提供多对接点,其中一对接点输入至可编程控制器。

    2《煤矿安全规程》(2001版)要求的九大保护装置

   1)防止过卷装置 

    防止过卷装置应设置为四线制,即可编程电控系统主控机、监控制分别由各自获得的脉冲行程计算出一个过卷保护点,输出串接于内部安全回路;同时井架和深度指示器又各自形成两套实际过卷装置,其接点直接串接于外部安全回路中。大部分矿井都将实际过卷接点输入至可编程控制器,然后返回控制,笔者认为不可取,原则上,四线制过卷保护装置过卷数据应以到位点为累加数据基础点,不应全行程进行累加。受深度指示器螺杆传动误差影响,深度指示器过卷保护装置可靠性最差。

2)防止过速装置   

防止过速装置通常设置为双线制,即由可编程电控系统主控机、监控机分别按各自获得的行程脉冲频率计算出提升机运行速度,换算为等速段的1.15倍,实现过速保护。输出接点分别串接于内部安全回路,满足双线制要求。

   3)过负荷和欠电压保护装置  

    通常,过负荷和欠电压保护装置可设计双线制。一是可编程电控系统主控制或监控机本身监测电流大小和电压高低,实现过负荷和欠电压保护,作用于内部执行回路;另外,提升机供电系统中,电源馈电柜自身带有过负荷和欠电压保护装置,无论采用电磁式继电器还是微机保护装置,均可将保护装置接点直接串接于电控系统执行回路,或报警、或跳安全回路。

   4)限速保护装置 

    限速保护包括减速段速度超出给定速度10%和接近井口超出2m/s两种保护装置,均应设计为双线制,即由可编程电控系统主控机和监控机分别根据自身获得的速度值,计算出实际速度与给定速度偏差作用于内部安全回路。同时,主控机、监控机根据自身获得的提升行程数和根据速度图设定的2m/s限速点与实际速度综合比较,动作后作用于内部回路。

   5)深度指示器失效保护装置 

    深度指示器失效保护装置通常设计为单线制,由安装于深度指示器从动轴上霍乐传感器(或其它传感器)向电控系统的可编程控制器发送数据。 深度指示器失效保护装置也实现双线制,即深度指示器主、从动轴均安装传感器,主控机、监控机均接收数据。无论采用单线还双线制,保护装置均应在提升机低速段动作,同时和提升行程相结合。

   6)闸间隙保护装置  

    闸间隙保护装置一般设置为单线制,此保护装置一般应和可编程电控系统相独立,仅向电控系统提供一个动作接点信号,如果电控系统先用的可编程控制器能够驱动大量A/D模块,闸间隙保护也可与电控系统相互一体,实现自动报警或自动断电。

   7)松绳保护装置  

    松绳保护装置主要针对缠绕式提升机,一般和可编程电控系统相对独立,动作接点直接串接于安全回路和报警回路。松绳保护装置一般为单线制,但因提升机型式的不一,检测点应多点设置,无论是易坠绳点还是可能坠绳点,均应安装松绳保护装置。

   8)满仓保护装置  

    满仓保护装置一般和电控系统相对独立,可向电控系统提供一个后报警点,保护装置一般控制提升机信号回路, 仓满后不能再次提升卸载。

   9)减速功能保护装置 

    减速功能保护装置一般设置为三线制,即电控系统主控机、监控机减速点分别由各自提升行程计算,控制内部减速回路,外置减速点应直接串接于处部减速回路,由于可编程控制器程序编制的灵活性,主控机、监控机可根据提升负荷的不同多重设置减速点,但应保证最少减速距离同外置减速点距离设置一致。

    3 安全回路联锁保护装置

   1)主令控制器LK-1零位联锁保护 

    无论可编程电控系统主令控制器采用霍尔传感器式还是轴编码器式,可编程控制器都应检测到其零位信号,使得提升机在运行过程中LK-1断开。安全回路动作后,操作手把必须恢复中间位置,使LK-1闭合,提升机才能二闪起动。

   2)工作闸制动手把联锁保护 

    通常工作闸制手把联锁保护由行程开关获得,行程开关接点应输入至可编程控制器。工作闸制动手把位于制动位置时,行程开关触点闭合,安全回路方可接通。一旦安全回路动作,只有工作闸制手把拉至制动位置后,安全回路方可复电。

   3)加速接触器与测速回路断线联锁保护  可编程提升电控中,无论转子加速接触器有无触点,联锁保护均由电控系统中主控机和监控机内部程序实现,无需作用于外部安全回路。

   4)制动油过压保护 

    制动油过压保护通常为保护液压站而设,应设置为双线制。一套由液压站压力传感器传递数据于可编程控制器,程序内部作用于安全回路,另一路由液压站接点压力表接点信号获取,直接串接联于安全回路。制动油过压保护设置为双线制,即不增加电控成本,又互为备用,进一步提高保护装置的可靠性。

   5)低频电源联锁保护 

    为保证提升机随时都能够产生电气制动,低频电源联锁保护通常设置为双线制,一是低频装置馈电开关常开接点直接串接于外部安全回路,另一路为低频装置输出端安装一电压互感器,提升机起动过程中,电控系统向低频电源装置传递瞬间触发脉冲,同时电压互感器向可编程控制器输入电压信号,检测制动单元的可靠性,否则程序作用于内部安全回路跳闸。

   6)高压断路联锁保护 

    高压断路器联锁保护为电源馈电柜过负荷和低电压保护的联锁。断路器常开点直接串联于安全回路,电源跳闸时动作于外部安全回路。

   7)高压换向器栅栏门及紧急制动保护 

    为防止工作人员误放高压室和特殊状况下司机采取紧急措施。高压室栅栏门常开点和脚踏紧急制动开关常闭点串接于高压断路器失压回路,高压断路器跳闸后动作于外部安全回路。

   8)滑绳保护 

    可编程序提升机电控应设置滑绳保护。通常,电控系统主控机和监控机提升行程数据分别来自两个不同的编码器,正常工作下,主控机和监控机获取的数据相等。一旦提升机滑绳,主控机和监控机获取的提升机行程数据就要出现误差,超过设定值,可编程控制器内部程序动作安全回路。同时,通过滑绳保护,还能够及时发现故障的编码器,确保系统正常工作。通常两个编码器安装部件之间不能存在刚性传动。

   9)方向记忆联锁保护 

    主井提升系统中为防止重物下放事故的发生,通常设置双线制的方向记忆联锁(防倒转)保护,分虽由主控机和监控制完成,当提升方向和主令控制器给的信号不一致时,可编程控制器内部程序动作于安全回路。提升方向的信号应由装载信号置位,解除应卸载信号复位,但检修状态时不能复位提升方向信号。

    4 控制回路联锁保护

   1)安全回路联锁保护 

    安全回路联锁保护通常设置为双线制。一是安全回路常开点串接于高压接触器和加速接触器电源回路中,安全回路动作后,全部接触器释放;二是由可编程控制器程序实现内部接触器断电。

   2)高压栅栏门联锁保护 

    此种联锁保护为单线制,通常,栅栏门开关常开点串接于馈电柜失压回路中,一旦栅栏门打开,高压断路器无压释放。

   3)过卷转换联锁保护 

    提升机过卷后,司机只能反向开车,过卷转换开关至少要有四对接点,两对一组联动,分别短接外部过卷开关和可编程控制器内部过卷开关,保护过卷后的提升机只能反转,避免过卷事故进一步扩大。

   4)电流熄弧联锁保护 

    熄弧联锁保护设置为双线制。由可编程控制内部程序实现,确保提升机换向和切除高压,投入低频时,均须在电弧熄灭后进行。

   5)润滑油超欠压联锁保护 

    润滑油超欠压保护通常设置为双线制,一路信号取自润滑站润滑油出口双接点电压力表,直接串接于信号回路;另一路信号取自润滑站本身安装的压力传感器,由可编程控制器程序作用于内部信号回路。

   6)润滑油和制动油超温联锁保护 

    润滑油和制动油超温保护通常设置为单独温度监测系统,向可编程电控系统提供一个报警接口,超温时断开提升信号,防止提升机二次提升。

   7)亚同步过程保护 

    亚同步过速保护通常设置为双线制,分别由电控系统主控机、监控机根据计算后的速度形成确保提升机下放重物接近同步转速时切除全部电阻,防止电机串电阻发生“飞车”事故。一般严同步过速保护设定为同步速的90%

   8)高低接触器闭锁保护 

    为防止正反向高压接触器同时吸合发生短路事故以及高、低压迫接触器同时吸合击穿可控硅。高、低压接触器分别将自身常闭接点彼此串入对方线圈回路,实现电气闭锁,一般设置为单线制。

   9)加速接触器熔焊保护 

    当加速接触器熔焊短接或可控硅击穿时,提升机严禁送电起动。对于选用有触点接触器的电控系统,可将每一段接触器辅助点返回玛可编程控制器。由内部程度作相应处理,对于选用可控硅的提升机,应在转子引出线上加装工频监视器和过流继电器,一时接收到初始起动和过流信号,装置应向可编程控制器提供触发信号,防止提升机继续起动。

    5结束语

    当前,选用可编程控制器作为交流提升机电控系统的核心核心已成为这一控制领域的主流。但是,作为新生的交流提升机可编程电控系统还存在着保护装置设置不规范性。笔者认为:只有结合现场,合理设置,才能保证矿井提升机安全、可靠、高效运行。同时,国家有关部门也应及时制订提升机可编程电控系统的相关规范标准。