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[摘 要]：煤矿提升机是重要的煤矿机电设备，矿井提升机的安全保护装置对于煤矿生产与安全作用重大。阐述了矿井提升机电控系统、闸控系统的构成，采用了科学的控制技术，使得矿井提升机系统的、安全的、高效的运行。
[关键词]：矿井提升机 电控系统 闸控系统 传动系统 安全保护
引言
矿井提升系统担负着提升全矿井的煤与矸石及物料、升降人员和设备等重要任务，在矿井生产中占有重要地位，是沟通矿井地面和井下的桥梁。因此，安全性能对于提升机系统具有十分重要的意义。某分公司在对矿井生产系统改造、扩建和资源整合的过程中通过采用先进的控制技术，加强了提升机的安全性要求。经过安装、调试及运行实践证明，改造后的提升机系统具有良好的安全保护功能，整体上提高了矿井生产的安全系数。
1.提升机系统构成
提升机系统主要由电控系统、液压闸控系统和传动系统等几部分组成。
电控系统包括提升控制保护系统、行程监视保护系统和操作维护系统。电控系统的硬件部分由AC80M控制器及S8001/0 模块组成。在提升电控系统中，PLC控制是核心部分，主要完成矿井提升外围信号控制、速度给定、行程控制、制动闸控制、故障诊断等各种工艺控制和逻辑闭锁。
液压闸控系统由液压站、闸盘系统和闸电控系统三部分构成。液压站是液压闸控系统的基本环节，由油箱、泵、电动机、管路和各种阀组成；闸盘系统是由固定提升机滚筒四边的闸座和盘型制动器组成；闸电控系统由主控柜、控制面板、测速机组成，是液压闸控制系统的中心枢纽。
提升机传动系统由滚筒、天伦、钢丝绳及调速部分组成。ACS6000中变频系统是专用于MW级应用场合的模块化中压传动系统。它包括有源整流单元（ARU）、逆变单元（ NIC ）、电容组单元（CBU）、控制单元（COU）励磁单元（EXU）、输入滤波单元（ FIU）、电压限幅单元（VLU）、水冷单元（WCU）等部分。
2.电控系统保护功能
提升机按照不同操作的功能划分，电控系统的保护功能可分为高压保、低压保护、速度保护、位置测量保护、温度保护、运行同步保护、辅助设备状态保护、过卷保护、井筒设备的状态保护等。
2.1 高压及低压保护
当高压断路器发生过流、短路、接地等故障时，高压柜内的保护继电器将向电控系统输出高压断路器故障信号。该信号会产生高压紧停故障信号，并使高压断路器及变频器跳闸。在提升机正常运行期间，由低压开关柜供电的所有低压电源都必须正常工作，所有的微型断路器辅助触点被串联在一起，并将信号输送给电控系统。当其中任何一个微型断路器分断时就会产生故障信号，该信号会使提升系统立即停车。
2.2 速度及位置测量保护
矿井提升电控系统实质上是一个位置控制系统，提升控制的最终目的是控制负载设备按照要求的速度和位置可靠运行，而实现这一目的的直接控制目标是电动机的转速，电动机的转速决定了滚筒的运行速度，因此电动机传动装置运行给定信号的准确性和可靠性就十分关键。该系统在FM458控制器中实现运行给定信号的行程、速度、转矩三重闭环控制，以保证提升机运行给定信号的绝对安全可靠。速度控制器的转矩设定值在控制变频传动装置的实际输出转矩时，还需要增加预控制转矩，预控制转矩主要在启动时和加减速时提供，可以有效减小或消除没有预置转矩时的倒车现象，使提升机快速平稳的启动，并减小了加减速时电机实际速度对速度给定值的跟随滞后，减小或消除了加减速段结束时的速度超调，从而提高了安全性和效率。主井提升时由于载荷多为常量，因此可以预置相对固定转矩，而副井提升时由于工况多变，载荷为变量，因此需要与信号系统等配合，实时采集负载信息，根据负载情况预置合理转矩。
2.3 温度保护
提升机系统中的许多设备均需要温度控制，如主轴承温度、电动机绕组、变压器、润滑油温和天轮轴承等。电控系统所有温度都是通过三线制Pl0l0传感器来检测的。主控程序可根据设定的温度保护要求，分别进行报警、电气减速停车和紧急停车等保护。
2.4 运行同步状态保护
提升机的运行控制以准确的位置测量为基础。提升机在运行过程中，若测量的位置与罐笼实际位置有偏差即为同步故障。电控系统中使用的同步开关、减速点检查开关、速度检查点开关、换层开关、停车开关等。国内厂家使用的同步开关一般是常闭触点，当磁铁接近时变常开，磁铁移开后立即回到常闭状态。ABB系统使用的同步开关是带记忆性的磁开关，当磁铁从下往上刷时开关变为常闭状态并一直保持。当磁铁从上往下刷时开关变为常开触点并一直保持。所有的开关节点，被串联在一起并将信号输送给电控系统。当其中任何一个开关分断时就会产生故障信号，该信号会使提升系统立即停车。
2.5 过卷保护
提升机的过卷保护是多重的。控制柜和监控柜中PLC分别通过编码器测量罐笼位置，当其中任何一处测量的罐笼位置超过0.5 m时，就会控制安全回路跳闸。此外，井筒中还设有机械过卷开关用于过卷检测。除了正常0.5m的过卷保护外，系统还设有长材过卷功能，原理与正常过卷功能类似，只是当提升机选择“长材模式”运行时，系统的过卷距离变为4m，此时系统自动将井筒中0.5m处的机械过卷开关旁路，而安装在4m处的过卷开关将起作用.
2.6 绝缘检测保护
绝缘检测保护是系统中的一套特殊保护，可避免系统出现短路故障。系统中各个等级的电源都设计了绝缘监视装置，包括DC24 V 、DC110 V， C220 V及励磁回路、主电动机回路、闸控回路等。当电源回路的绝缘电阻低于设定值时，绝缘监视装置就会输出报警信号，使安全回路跳闸。
3、闸控系统保护功能
闸控系统的部分保护功能与电控系统类似，如低压保护、温度保護等。此外，闸控系统中还有一些自身的特殊保护，如闸间隙保护、压力保护。闸控系统通过各种传感器对液压站进行检测和控制。
3.1液压站保护
液压站本体安装了油过滤堵塞开关、油冷却过滤堵塞开关、液位低报警开关、油温传感器、蓄能器电子压力开关、系统压力电子压力开关、油压传感器等。其中大多数都是开关量，如油位低时，液位低报警开关就会由常闭状态变为常开状态，闸控系统检测到该信号就会发出声光报警信号。
3.2 闸盘系统保护
闸盘系统保护主要包括闸间隙保护和闸盘偏摆保护。闸间隙保护采用电磁涡流间隙传感器输出电流信号。该传感器是非接触式的，固定在盘形闸上。系统停车时传感器测量到的间隙达到最大， 一般为1.7mm。当间隙超过2mm时，闸控系统就会发出报警信号。闸盘偏摆开关固定在制动盘内侧，当闸盘偏摆度超过0.5 mm时就会使偏摆开关前方的椭圆形滚轮转动，从而触发行程开关动作。
3.3 恒减速功能
闸控系统在提升机运行过程中紧急停车时能够实现恒减速制动，该功能也可作是提升机系统的一项保护功能。
4、传动系统安全保护功能
矿井提升机传动调速装置是电控系统的重要组成部分，传动调速装置的性能直接关系到提升电控系统的稳定与可靠。目前，矿井提升机传动调速装置主要采用直流调速和交流调速方案，直流可逆调速方式具有调速连续、机械冲击小、低速转矩大等优点，但因直流电动机受结构和制造工艺制约，又具有外围设备多、控制复杂、维护量等缺点；与直流传动系统相比，交流传动具有效率高、过载能力大、结构简单等优点，可做到大容量和高电压。随着变频调速控制技术日益成熟，交流变频调速成为矿井提升机传动调速的主流方向。
5、结语
提升机系统安全保护功能经现场安装调试及试运行效果非常明显。现场运行结果表明，系统安全保护控制功能完善、速度曲线平滑、行程准确、安全可靠性高完全满足矿井安全高效稳定运行的需要。
参考文献：
[1] 朱凯，高峰，刘大领， 等.ABB矿井提升机系统安全保护功能分析[J].工矿自动化，2013（ 5）
[2]徐从清.矿山机械[M].徐州：中国矿业大学出版社，2009.
[关键词]：矿井提升机 电控系统 闸控系统 传动系统 安全保护
引言
矿井提升系统担负着提升全矿井的煤与矸石及物料、升降人员和设备等重要任务，在矿井生产中占有重要地位，是沟通矿井地面和井下的桥梁。因此，安全性能对于提升机系统具有十分重要的意义。某分公司在对矿井生产系统改造、扩建和资源整合的过程中通过采用先进的控制技术，加强了提升机的安全性要求。经过安装、调试及运行实践证明，改造后的提升机系统具有良好的安全保护功能，整体上提高了矿井生产的安全系数。
1.提升机系统构成
提升机系统主要由电控系统、液压闸控系统和传动系统等几部分组成。
电控系统包括提升控制保护系统、行程监视保护系统和操作维护系统。电控系统的硬件部分由AC80M控制器及S8001/0 模块组成。在提升电控系统中，PLC控制是核心部分，主要完成矿井提升外围信号控制、速度给定、行程控制、制动闸控制、故障诊断等各种工艺控制和逻辑闭锁。
液压闸控系统由液压站、闸盘系统和闸电控系统三部分构成。液压站是液压闸控系统的基本环节，由油箱、泵、电动机、管路和各种阀组成；闸盘系统是由固定提升机滚筒四边的闸座和盘型制动器组成；闸电控系统由主控柜、控制面板、测速机组成，是液压闸控制系统的中心枢纽。
提升机传动系统由滚筒、天伦、钢丝绳及调速部分组成。ACS6000中变频系统是专用于MW级应用场合的模块化中压传动系统。它包括有源整流单元（ARU）、逆变单元（ NIC ）、电容组单元（CBU）、控制单元（COU）励磁单元（EXU）、输入滤波单元（ FIU）、电压限幅单元（VLU）、水冷单元（WCU）等部分。
2.电控系统保护功能
提升机按照不同操作的功能划分，电控系统的保护功能可分为高压保、低压保护、速度保护、位置测量保护、温度保护、运行同步保护、辅助设备状态保护、过卷保护、井筒设备的状态保护等。
2.1 高压及低压保护
当高压断路器发生过流、短路、接地等故障时，高压柜内的保护继电器将向电控系统输出高压断路器故障信号。该信号会产生高压紧停故障信号，并使高压断路器及变频器跳闸。在提升机正常运行期间，由低压开关柜供电的所有低压电源都必须正常工作，所有的微型断路器辅助触点被串联在一起，并将信号输送给电控系统。当其中任何一个微型断路器分断时就会产生故障信号，该信号会使提升系统立即停车。
2.2 速度及位置测量保护
矿井提升电控系统实质上是一个位置控制系统，提升控制的最终目的是控制负载设备按照要求的速度和位置可靠运行，而实现这一目的的直接控制目标是电动机的转速，电动机的转速决定了滚筒的运行速度，因此电动机传动装置运行给定信号的准确性和可靠性就十分关键。该系统在FM458控制器中实现运行给定信号的行程、速度、转矩三重闭环控制，以保证提升机运行给定信号的绝对安全可靠。速度控制器的转矩设定值在控制变频传动装置的实际输出转矩时，还需要增加预控制转矩，预控制转矩主要在启动时和加减速时提供，可以有效减小或消除没有预置转矩时的倒车现象，使提升机快速平稳的启动，并减小了加减速时电机实际速度对速度给定值的跟随滞后，减小或消除了加减速段结束时的速度超调，从而提高了安全性和效率。主井提升时由于载荷多为常量，因此可以预置相对固定转矩，而副井提升时由于工况多变，载荷为变量，因此需要与信号系统等配合，实时采集负载信息，根据负载情况预置合理转矩。
2.3 温度保护
提升机系统中的许多设备均需要温度控制，如主轴承温度、电动机绕组、变压器、润滑油温和天轮轴承等。电控系统所有温度都是通过三线制Pl0l0传感器来检测的。主控程序可根据设定的温度保护要求，分别进行报警、电气减速停车和紧急停车等保护。
2.4 运行同步状态保护
提升机的运行控制以准确的位置测量为基础。提升机在运行过程中，若测量的位置与罐笼实际位置有偏差即为同步故障。电控系统中使用的同步开关、减速点检查开关、速度检查点开关、换层开关、停车开关等。国内厂家使用的同步开关一般是常闭触点，当磁铁接近时变常开，磁铁移开后立即回到常闭状态。ABB系统使用的同步开关是带记忆性的磁开关，当磁铁从下往上刷时开关变为常闭状态并一直保持。当磁铁从上往下刷时开关变为常开触点并一直保持。所有的开关节点，被串联在一起并将信号输送给电控系统。当其中任何一个开关分断时就会产生故障信号，该信号会使提升系统立即停车。
2.5 过卷保护
提升机的过卷保护是多重的。控制柜和监控柜中PLC分别通过编码器测量罐笼位置，当其中任何一处测量的罐笼位置超过0.5 m时，就会控制安全回路跳闸。此外，井筒中还设有机械过卷开关用于过卷检测。除了正常0.5m的过卷保护外，系统还设有长材过卷功能，原理与正常过卷功能类似，只是当提升机选择“长材模式”运行时，系统的过卷距离变为4m，此时系统自动将井筒中0.5m处的机械过卷开关旁路，而安装在4m处的过卷开关将起作用.
2.6 绝缘检测保护
绝缘检测保护是系统中的一套特殊保护，可避免系统出现短路故障。系统中各个等级的电源都设计了绝缘监视装置，包括DC24 V 、DC110 V， C220 V及励磁回路、主电动机回路、闸控回路等。当电源回路的绝缘电阻低于设定值时，绝缘监视装置就会输出报警信号，使安全回路跳闸。
3、闸控系统保护功能
闸控系统的部分保护功能与电控系统类似，如低压保护、温度保護等。此外，闸控系统中还有一些自身的特殊保护，如闸间隙保护、压力保护。闸控系统通过各种传感器对液压站进行检测和控制。
3.1液压站保护
液压站本体安装了油过滤堵塞开关、油冷却过滤堵塞开关、液位低报警开关、油温传感器、蓄能器电子压力开关、系统压力电子压力开关、油压传感器等。其中大多数都是开关量，如油位低时，液位低报警开关就会由常闭状态变为常开状态，闸控系统检测到该信号就会发出声光报警信号。
3.2 闸盘系统保护
闸盘系统保护主要包括闸间隙保护和闸盘偏摆保护。闸间隙保护采用电磁涡流间隙传感器输出电流信号。该传感器是非接触式的，固定在盘形闸上。系统停车时传感器测量到的间隙达到最大， 一般为1.7mm。当间隙超过2mm时，闸控系统就会发出报警信号。闸盘偏摆开关固定在制动盘内侧，当闸盘偏摆度超过0.5 mm时就会使偏摆开关前方的椭圆形滚轮转动，从而触发行程开关动作。
3.3 恒减速功能
闸控系统在提升机运行过程中紧急停车时能够实现恒减速制动，该功能也可作是提升机系统的一项保护功能。
4、传动系统安全保护功能
矿井提升机传动调速装置是电控系统的重要组成部分，传动调速装置的性能直接关系到提升电控系统的稳定与可靠。目前，矿井提升机传动调速装置主要采用直流调速和交流调速方案，直流可逆调速方式具有调速连续、机械冲击小、低速转矩大等优点，但因直流电动机受结构和制造工艺制约，又具有外围设备多、控制复杂、维护量等缺点；与直流传动系统相比，交流传动具有效率高、过载能力大、结构简单等优点，可做到大容量和高电压。随着变频调速控制技术日益成熟，交流变频调速成为矿井提升机传动调速的主流方向。
5、结语
提升机系统安全保护功能经现场安装调试及试运行效果非常明显。现场运行结果表明，系统安全保护控制功能完善、速度曲线平滑、行程准确、安全可靠性高完全满足矿井安全高效稳定运行的需要。
参考文献：
[1] 朱凯，高峰，刘大领， 等.ABB矿井提升机系统安全保护功能分析[J].工矿自动化，2013（ 5）
[2]徐从清.矿山机械[M].徐州：中国矿业大学出版社，2009.