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[摘要]：为实现北立井绞车安全经济可靠运行，确保提升运输安全，在保留原有电控的变压器、励磁变压器、电抗、快开等硬件的基础上，将北立井绞车电控系统改造为新型电枢换向控制系统，构成“全数字直流调速控制+直流电动机+ PLC行程控制和操作控制+多线制监视保护和安全回路+上位管理计算机”模式的全数字直流提升机电控系统。
[关键词]：千米深井 提升 电控 安全
中图分类号：TU821.5 文献标识码：TU 文章编号：1009-914X（2012）32- 0541-01
一、立项背景
孙村矿副立井绞车为JKD—3.25×6（Z）型多绳磨擦提升机，主电机为1600KW直流电动机，担负着矿井人员上下井、物料运送的任务。其电控系统于2003年改造后投入运行，现存在1： 由于绞车提升任务繁重且电控系统使用年限长，出现了设备老化、故障多发、故障查找困难等现象。2：该电控系统直流传动部分采用ABB公司DCS600全数字直流调速装置，DCS600装置属淘汰产品，故障率高，控制性差，且厂家不再生产，备品备件价格高难以购置，严重威胁了副立井绞车的提升运输安全。3：原电控采用磁场可逆控制方式，控制系统复杂，调速性能差，运行不稳定。12脉动改6脉动操作过程复杂，延长故障处理时间等原因。为实现北立井绞车安全经济可靠运行，确保提升运输安全，在保留原有电控的变压器、励磁变压器、电抗、快开等硬件的基础上，将北立井绞车电控励磁换向系统改造为新型电枢换向控制系统。
二、关键技术与创新点
1、提升系统主要技术参数
1）JKD-3.5×6（Z）型多绳提升机（低速直联）
主导轮直径： 3.5m
导向轮直径： 3m
主钢丝绳根数： 6根
最大静张力： 750KN
最大静张力差： 220KN
提升高度： 1200m
最大提升速度： 11m/s
2）ZD型直联式直流电动机
型号： ZD悬挂式 可逆转
容量： 1600KW
转速： 60r/min
额定电压： 750V
额定电流： 2133A
励磁电压： 110/55V
3）提升钢丝绳：
钢丝绳直径 32mm
单位长度质量 4.3kg/m
抗拉强度 1.67Gpa
尾绳叁根
型号： 8×4×9――143×24――140
单量： 8.65kg/m
4）罐笼质量： 16000kg 提升容器： 一吨矿车双层四车罐笼
（一个宽罐，一个窄罐）
2、电控系统方案和内容
孙村矿副立井提升机电控传动系统改造为西门子公司生产的6RA70系列产品，构成“全数字直流调速控制+直流电动机+ PLC行程控制和操作控制+多线制监视保护和安全回路+上位管理计算机”模式的全数字直流提升机电控系统。传动部分改造的主要内容为：
（1）利用原有电枢变压器、电抗器、直流电动机等设备；拆除在用快开，安装新的快开；
（2）拆除在用整流柜、励磁柜，安装新的整流柜、励磁柜，安装新的整流柜、励磁柜；
（3）更换上位机监视系统（改为22寸液晶显示器），完善系统的监视显示和日常管理。
3、可实现的目标
采用新型全数字直流提升机电控系统对在用的主井直流提升机电控系统进行技术升级改造，可实现提高总体技术水平、提高总体安全可靠性和工作可靠性和总体技术水平、提高系统可维护性等目标。
4 、电控系统设备技术条件
4.1 使用条件
（1）环境条件：
电控设备室内安装，其基本工作环境条件如下：
海拔高度：﹤1000m 环境温度： ﹤50℃ > - 15℃ 相对湿度：﹤90 %
电控室无显著振动和冲击振动的场合，周围介质无爆炸危险，无腐蚀金属和破坏绝缘的气体与尘埃（包括导电尘埃）；
（2）高压电源：
电压： 6.3kV 三相 50Hz 电压变动范围：±10%（短时出现±15%的电压波动）
接地方式：中性点不接地
（3）低压电源：
电压： 380V 三相 50Hz 电压变动范圍：±10%（短时出现±15%的电压波动）
接地方式：中性点直接接地
三、创新点
（1）电控系统符合《煤矿安全规程》（最新版），及国家和行业相关规范标准的要求。
（2）系统设备技术先进、经济实用、安全可靠、维修方便，能满足生产需要。
（3）直流调速系统主回路采用磁场恒定、电枢可逆并联12脉动方式，通过切换可实现6脉动方式半载全速（11.8 m/s）运行和满载低速运行，并要求切换快速方便；
（4）根据直流电动机容量和提升能力需要配置整流装置，须具备足够的过载能力和安全系数；柜内配置两套励磁装置一用一备并能快速切换；分别设置电枢回路、励磁回路接地保护装置和过压保护装置。
（5）直流调速系统采用完全进口的西门子公司生产的6RA70系列产品，要求单个电枢整流单元额定电流3000A， 额定电压800V，磁场整流单元额定电流300A， 额定电压380V，使电控系统具有6脉动全载全速运行能力；实现转速、电流双闭环控制，无静差调速；实现提升机四象限运行，加减速平稳，速度连续平滑过渡，超调量小于3%，系统运行稳定。
（6）运行参数和全部设备状态及故障信息可实时动态地在上位机触摸显示屏上显示，具有存储记忆功能。具有网络化接口，通过光纤传送到矿井综合自动化控制中心进行监控，并可通过因特网，实现与上一级系统的数据交换、远程监视及诊断功能。
（7）整个控制系统有可靠的阻容吸收保护、过压保护和抗干扰、防静电、防雷击能力。
（8）低压控制电源应配置净化电源、隔离变压器和UPS电源。
（9）应具有直流电机过流、过载、接地和过压保护。
（10）主控柜、电枢柜、励磁柜室内应具有自动恒温、除湿装置。
四、经济效益及社会效益
新电控投入使用后，实际使用证明，运行稳定可靠，安全性能高，故障率低，基本实现免维护，节省大量的维修费用，材料费用支出，降低了职工的劳动强度，其经济效益和社会效益俱佳。
1、绞车新电控系统运行稳定可靠，安全性能高，故障率低，且故障易查寻，大大降低了维护强度，原先岗位抽调8人对绞车进行24小时盯岗、维护，现只需2人进行日常巡检工作，按年工资4万元/人计算，则每年减少工资支出：6×4=24万元。
2、该电控系统直流传动部分采用ABB公司DCS600全数字直流调速装置，DCS600装置故障率高，难以购置且价格高，一套DCS600装置大约15万左右，一备一用，新电控投入使用，故障率低，减少大量电控元器件购置费用可达30万，总共一年减少材料支出费用60万元。
3、新电控采用磁场恒定，电枢可逆控制方式，控制系统简单，调速性能好，运行稳定。12脉动改6脉动操作简单，故障查询快处理时间短，可大量节约机电事故时间，年降低机电事故60小时以上。
每年可节约资金84万元。
电控系统采用6RA70传动控制装置系列产品，控制性能稳定，备品备件易于购置，控制技术公开，易于掌握。同时改磁场换向为电枢换向，减少控制环节，减低控制复杂性，提高运行可靠性，减少维护时间，确保立井提人、提物的正常运行，减少立井绞车的故障发生率，确保立井绞车的安全可靠运行， 经济效益显著。
该项目方案的实施应用达到煤矿行业领先水平，可在其他矿井进行推广应用。
[关键词]：千米深井 提升 电控 安全
中图分类号：TU821.5 文献标识码：TU 文章编号：1009-914X（2012）32- 0541-01
一、立项背景
孙村矿副立井绞车为JKD—3.25×6（Z）型多绳磨擦提升机，主电机为1600KW直流电动机，担负着矿井人员上下井、物料运送的任务。其电控系统于2003年改造后投入运行，现存在1： 由于绞车提升任务繁重且电控系统使用年限长，出现了设备老化、故障多发、故障查找困难等现象。2：该电控系统直流传动部分采用ABB公司DCS600全数字直流调速装置，DCS600装置属淘汰产品，故障率高，控制性差，且厂家不再生产，备品备件价格高难以购置，严重威胁了副立井绞车的提升运输安全。3：原电控采用磁场可逆控制方式，控制系统复杂，调速性能差，运行不稳定。12脉动改6脉动操作过程复杂，延长故障处理时间等原因。为实现北立井绞车安全经济可靠运行，确保提升运输安全，在保留原有电控的变压器、励磁变压器、电抗、快开等硬件的基础上，将北立井绞车电控励磁换向系统改造为新型电枢换向控制系统。
二、关键技术与创新点
1、提升系统主要技术参数
1）JKD-3.5×6（Z）型多绳提升机（低速直联）
主导轮直径： 3.5m
导向轮直径： 3m
主钢丝绳根数： 6根
最大静张力： 750KN
最大静张力差： 220KN
提升高度： 1200m
最大提升速度： 11m/s
2）ZD型直联式直流电动机
型号： ZD悬挂式 可逆转
容量： 1600KW
转速： 60r/min
额定电压： 750V
额定电流： 2133A
励磁电压： 110/55V
3）提升钢丝绳：
钢丝绳直径 32mm
单位长度质量 4.3kg/m
抗拉强度 1.67Gpa
尾绳叁根
型号： 8×4×9――143×24――140
单量： 8.65kg/m
4）罐笼质量： 16000kg 提升容器： 一吨矿车双层四车罐笼
（一个宽罐，一个窄罐）
2、电控系统方案和内容
孙村矿副立井提升机电控传动系统改造为西门子公司生产的6RA70系列产品，构成“全数字直流调速控制+直流电动机+ PLC行程控制和操作控制+多线制监视保护和安全回路+上位管理计算机”模式的全数字直流提升机电控系统。传动部分改造的主要内容为：
（1）利用原有电枢变压器、电抗器、直流电动机等设备；拆除在用快开，安装新的快开；
（2）拆除在用整流柜、励磁柜，安装新的整流柜、励磁柜，安装新的整流柜、励磁柜；
（3）更换上位机监视系统（改为22寸液晶显示器），完善系统的监视显示和日常管理。
3、可实现的目标
采用新型全数字直流提升机电控系统对在用的主井直流提升机电控系统进行技术升级改造，可实现提高总体技术水平、提高总体安全可靠性和工作可靠性和总体技术水平、提高系统可维护性等目标。
4 、电控系统设备技术条件
4.1 使用条件
（1）环境条件：
电控设备室内安装，其基本工作环境条件如下：
海拔高度：﹤1000m 环境温度： ﹤50℃ > - 15℃ 相对湿度：﹤90 %
电控室无显著振动和冲击振动的场合，周围介质无爆炸危险，无腐蚀金属和破坏绝缘的气体与尘埃（包括导电尘埃）；
（2）高压电源：
电压： 6.3kV 三相 50Hz 电压变动范围：±10%（短时出现±15%的电压波动）
接地方式：中性点不接地
（3）低压电源：
电压： 380V 三相 50Hz 电压变动范圍：±10%（短时出现±15%的电压波动）
接地方式：中性点直接接地
三、创新点
（1）电控系统符合《煤矿安全规程》（最新版），及国家和行业相关规范标准的要求。
（2）系统设备技术先进、经济实用、安全可靠、维修方便，能满足生产需要。
（3）直流调速系统主回路采用磁场恒定、电枢可逆并联12脉动方式，通过切换可实现6脉动方式半载全速（11.8 m/s）运行和满载低速运行，并要求切换快速方便；
（4）根据直流电动机容量和提升能力需要配置整流装置，须具备足够的过载能力和安全系数；柜内配置两套励磁装置一用一备并能快速切换；分别设置电枢回路、励磁回路接地保护装置和过压保护装置。
（5）直流调速系统采用完全进口的西门子公司生产的6RA70系列产品，要求单个电枢整流单元额定电流3000A， 额定电压800V，磁场整流单元额定电流300A， 额定电压380V，使电控系统具有6脉动全载全速运行能力；实现转速、电流双闭环控制，无静差调速；实现提升机四象限运行，加减速平稳，速度连续平滑过渡，超调量小于3%，系统运行稳定。
（6）运行参数和全部设备状态及故障信息可实时动态地在上位机触摸显示屏上显示，具有存储记忆功能。具有网络化接口，通过光纤传送到矿井综合自动化控制中心进行监控，并可通过因特网，实现与上一级系统的数据交换、远程监视及诊断功能。
（7）整个控制系统有可靠的阻容吸收保护、过压保护和抗干扰、防静电、防雷击能力。
（8）低压控制电源应配置净化电源、隔离变压器和UPS电源。
（9）应具有直流电机过流、过载、接地和过压保护。
（10）主控柜、电枢柜、励磁柜室内应具有自动恒温、除湿装置。
四、经济效益及社会效益
新电控投入使用后，实际使用证明，运行稳定可靠，安全性能高，故障率低，基本实现免维护，节省大量的维修费用，材料费用支出，降低了职工的劳动强度，其经济效益和社会效益俱佳。
1、绞车新电控系统运行稳定可靠，安全性能高，故障率低，且故障易查寻，大大降低了维护强度，原先岗位抽调8人对绞车进行24小时盯岗、维护，现只需2人进行日常巡检工作，按年工资4万元/人计算，则每年减少工资支出：6×4=24万元。
2、该电控系统直流传动部分采用ABB公司DCS600全数字直流调速装置，DCS600装置故障率高，难以购置且价格高，一套DCS600装置大约15万左右，一备一用，新电控投入使用，故障率低，减少大量电控元器件购置费用可达30万，总共一年减少材料支出费用60万元。
3、新电控采用磁场恒定，电枢可逆控制方式，控制系统简单，调速性能好，运行稳定。12脉动改6脉动操作简单，故障查询快处理时间短，可大量节约机电事故时间，年降低机电事故60小时以上。
每年可节约资金84万元。
电控系统采用6RA70传动控制装置系列产品，控制性能稳定，备品备件易于购置，控制技术公开，易于掌握。同时改磁场换向为电枢换向，减少控制环节，减低控制复杂性，提高运行可靠性，减少维护时间，确保立井提人、提物的正常运行，减少立井绞车的故障发生率，确保立井绞车的安全可靠运行， 经济效益显著。
该项目方案的实施应用达到煤矿行业领先水平，可在其他矿井进行推广应用。