煤矿提升机防二次装载系统的设计及应用

杨军坤

【摘  要】主井提升机箕斗在卸煤过程中可能出现原煤粘在箕斗里未卸载干净的情况，即存在余煤。若箕斗在存在余煤的情况下再次下放装载，则会造成箕斗二次装载，超载会造成严重危害。论文提出了防二次装载系统，介绍了系统结构及工作原理，进行了硬件设计、安装，软件设计、调试等工作，该系统已应用于东庞矿主井，应用效果较好，完善提升机保护功能，保证提升机安全、可靠运行，提高经济效益和社会效益。

【Abstract】During the coal unloading process of the main shaft hoist skip， the condition may occur that the raw coal sticks in the skip and is not unloaded cleanly， that is， there is residual coal. If the skip is loaded again under the condition of residual coal， it will cause the secondary loading of the skip， and overload will cause serious harm. The paper puts forward the anti-secondary loading system， introduces the system structure and working principle， carries out the hardware design and installation， software design， debugging and other work， the system has been applied to the main shaft of Dongpang Mine， the application effect is good. It improves the protection function of the hoist， ensures the safe and reliable operation of the hoist， and improves the economic and social benefits.

【关键词】防二次装载;提升机保护;安全;效益

【Keywords】anti-secondary loading; hoist protection; safety; benefits

【中图分类号】TD63+3                                             【文献标志码】A                                                 【文章编号】1673-1069（2021）03-0195-02

1 引言

东庞矿主井提升机担负着东庞矿主要提煤任务，在提升机箕斗卸煤过程中时常出现原煤粘在箕斗里未卸载干净的情况。存在余煤的情况下再次装载，箕斗会发生超载，造成对箕斗和钢丝绳严重的损伤，严重时可能会引起坠斗，造成矿井停产事故。在提升机提煤松闸瞬间力矩电流建立的力矩还没能达到提升如此超重负载，可能出现提升机反转，后果不堪设想。超载提升需要很大的加速电流和匀速电流，对主电机的损害也很大。为了防止箕斗内煤未卸干净而再次装载，保证主井提升机安全、可靠、高效运行，本文設计了提升机防二次装载系统。

2 工作原理

主井提升系统，正常时采用双钩提升;井口煤仓出现拥堵或井底装载系统出现故障时，采用单勾提升，防二次装载系统中设计了双勾提升、单勾提升两种工况对主井提升机进行保护。此系统通过检测提升机主电机运行在匀速段电枢电流的大小来判断箕斗内是否存在余煤。

2.1 双钩提升工况

提升机额定负载（16t）在匀速段的电机电枢电流为±2000A左右，若在匀速段电机电枢电流在-1800A～+1800A，则认定此时正在下回的箕斗内存在余煤。此时，继电柜内的-K83继电器动作，-K83继电器的辅助接点（9、3）断开，造成信号系统闭锁，警铃发出报警声。对于程序的设计，-K101继电器的辅助接点（9、3）断开也会出现装卸载急停信号。此时，下回的箕斗到达井底后装卸载急停而无法装煤。

2.2 单钩提升工况

提升机额定负载（16t）在匀速段的电枢电流为±2000A左右，单钩下回正常电流在-20A～+20A，若下回电流在匀速段电流大于+200A或者小于-300A，则认为箕斗中存在余煤，此时，虹润仪表辅助接点动作，信号输入至三菱PLC，PLC输出Y0带继电器-K101的线圈动作，-K101继电器的（9、3）辅助触点断开，造成信号系统闭锁，警铃发出报警声，出现装卸载急停信号。这样箕斗到达井底后因为装卸载急停信号而无法进行再次装载。

2.3 复位

如果需要复位来解除装卸载急停，需箕斗东西均空开一勾或人工按主控柜后复位按钮3s后方可解除装卸载急停。

3 硬件安装

①在提升机主控柜后安装三菱FX2N-48MR-001型PLC作为防二次装载系统的中央控制器，PLC的X0～X14分别作为信号输入，Y0作为信号输出带继电器-K101和警铃。

②操作台处安装一台HR-WP系列智能数字测量显示控制器，虹润表作为PLC信号采集、处理和输入装置，设置虹润表参数，检测电流大于+200A或者小于-300A，设置虹润表参数37～42对应电机电枢电流-300A～+200A，超出此范围则虹润表辅助接点AL1闭合，给PLC一个输入信号。

③安装继电器-K83，由现有提升机电控系统控制，安装继电器-K101由三菱PLC输出控制，把-K83的（9、3）辅助接点与-K101的（9、3）辅助接点串联后引入装煤信号系统中，用于装卸载急停信号控制。

④从提升机电控系统中把东提煤信号、西提煤信号、东西单提信号、东齐平、西齐平、东-88m、西-88m等开关量信号按控制原理作为三菱PLC的输入信号。

4 软件设计及编程

系统程序设计的软件设计流程如图1所示。系统检测提煤模式，确定是双勾还是单勾提煤，在双勾提煤模式下，系统检测电机电枢电流在匀速段是否在-1800A～+1800A，如果是，提升机電控系统报煤未卸净故障，-K101继电器动作，装卸载急停动作和警铃报警，如不复位，则一直保持装卸载急停二无法再次提煤，如复位则需东西斗各空勾运行一次后才可恢复正常提升。

在单勾提煤模式下，系统检测电机电枢电流，检测下回电流在匀速段是否大于+200A或者小于-300A，如果是，提升机电控系统报煤未卸净故障，-K101继电器动作，装卸载急停动作和警铃报警，如不复位，则一直保持装卸载急停二无法再次提煤，如复位则需东西斗各空勾运行一次后才可恢复正常提升。

5 调试、运行、现场应用

经试验，分别对主电机电枢电流信号进行处理、调试和设定，对东提煤信号、西提煤信号、东西单提信号、东齐平、西齐平、东-88m、西-88m等开关量信号一一核对，对输出保护进行调试，再进行现场试验，该系统已在东庞矿主井原煤提升中投入应用，效果较好，动作准确可靠。

6 效益分析

该系统应用以来，保证东庞矿机电设备安全可靠和高效运行。降低提升机运行故障率，排除了一个重大事故隐患。完善提升机保护系统，保证提升机运行效率。

6.1 经济效益分析

在安装此系统前，东庞矿主井提升机平均每个月至少出现两次因煤未卸干净而造成的故障，每次故障需要耗费1h以上的处理时间，对原煤提升效率造成严重影响。原煤按500元/t计算（不是具体数据），提一勾载重为原煤16t，每小时可提升原煤34勾，减少经济损失：500×16×34×2=54.4万元/月。

6.2 社会效益分析

系统应用后，杜绝主井提升机箕斗重复装载的情况，系统运行的稳定性和安全性得到大幅度的提高，节约人力和物力，降低提升机运行故障率，排除了一个重要的安全隐患，提升系统主电机、钢丝绳、箕斗等一系列设备得到安全保障，有效提高了安全性和可靠性，同时，提高了原煤的提升效率。

7 结语

通过此防二次装载保护系统的设计及应用，能够深入现场，理论结合实践。采用PLC控制器控制，实现保护功能自动检测、自动控制，保证东庞矿机电设备安全可靠和高效运行。在降低提升机运行故障率、排除事故隐患的同时，完善提升机保护系统，提高提升机运行可靠性和高效性，保证提升机的运行效率。

【参考文献】

【1】潘正云.用可编程序控制器实现的矿井提升机行程控制[J].煤矿设计，1995（09）：19-22.

【2】包西平，杨庆江，李晔.矿井提升机行程控制的研究及PLC实现[J].工矿自动化，2007（02）：108-110.

【3】王朝晖，王安山，刘竞雄.矿井提升系统新技术及设备[M].北京：煤炭工业出版社，1999.