概述
提升機電控系統及信號控制系統的主要技術(shù)和相關(guān)要求。它包括軟件系統、設備及其附件的設計、選型、配置、結構、性能、制造、安裝指導、試驗、調試、試運、培訓、技術(shù)服務(wù)、檢修和質(zhì)量保證等方面的技術(shù)要求。
使用環(huán)境
環(huán)境溫度: 高溫度:+40℃ 很低溫度:-15℃ 海拔高度: ≤2000m
主控系統與信號系統通訊
主控系統的主控制器與監控控制器采用專(zhuān)用通訊電纜進(jìn)行通訊,由于兩控制器在同一柜子內部、距離近,使用電纜和光纖通訊速度差別不大。
主控系統與信號系統采用單模單纖通訊方式進(jìn)行數據交換;光纖通訊具有:容許頻帶很寬,傳輸容量很大;損耗很小,中繼距離很長(cháng),且誤碼率很??;抗電磁干擾性能好等優(yōu)點(diǎn)。提高了通訊速率、增強了通訊數據準確率及實(shí)時(shí)快速監控井下各個(gè)水平的安全門(mén)、搖臺、阻車(chē)器的狀態(tài);通訊數據實(shí)時(shí)性與快速性的增強,更為可靠的給主控系統反應出信號系統實(shí)時(shí)狀態(tài);當某點(diǎn)出現故障,可以快速確認故障,并作出反應(緊急停車(chē)、減速停車(chē)或到停車(chē)位后不允許再次開(kāi)車(chē));從而大大提高了整體提升系統的穩定性,增強了整體提升系統的安全系數。增強電磁干擾對通訊產(chǎn)生的影響,解決了井口的雷電通過(guò)通訊線(xiàn)進(jìn)入提升系統,造成設備的損壞。井口信號臺與各中段信號箱采用現場(chǎng)總線(xiàn)光纖通訊方式,井口信號臺的外部接線(xiàn)均加設浪涌防雷設備;
光纖通訊設備要求:應采用工業(yè)級設備與材料(交換機、光電轉換模塊、光纖連接設備等);光纖采用24芯單模阻燃,防護須達到立井敷設要求;
打點(diǎn)流程
信號打點(diǎn)流程分為:井口信號、中段信號、應急信號;其中中段信號又分為直發(fā)信號和轉發(fā)信號兩種。
井口信號:即只有井口具有控制權限,各個(gè)中段沒(méi)有打信號的權限。中段有急??刂茩?;停車(chē)控制權(減速停車(chē));在容器到達本中段且停車(chē),允許操作操車(chē)部分(油泵啟動(dòng)、安全門(mén)、搖臺、阻車(chē)器、推車(chē)機等)。
中段直發(fā)信號:即提升容器所在罐位中段有控制權限,其他中段均無(wú)控制權包括井口。
中段轉發(fā)信號:即提升容器所在罐位中段和井口有控制權限,但很終的控制權在井口,中段的信號需要經(jīng)過(guò)井口轉發(fā)后,主控系統才能收到開(kāi)車(chē)信號。
應急信號:通過(guò)硬件點(diǎn)鈴的方式,發(fā)出脈沖信號直接給主控;在信號控制系統出現故障,無(wú)法快速恢復時(shí)使用,不能長(cháng)期使用,僅作為應急使用。
信號邏輯控制
井口操作臺設有提升種類(lèi)選擇開(kāi)關(guān):A提人、B提礦石/廢石、C提物等。
井口操作臺設有井口/中段選擇開(kāi)關(guān)(井口方式和中段方式都必須由井口轉發(fā),井口方式時(shí),信號可以由井口信號工直接發(fā)出給提升系統;中段方式時(shí),由中段發(fā)送信號,由井口轉發(fā)),當選擇中段控制時(shí),信號由中段信號箱發(fā)出,井口轉發(fā)信號;當選擇井口控制時(shí),信號直接由井口發(fā)出。兩種方式下,操車(chē)系統的連鎖關(guān)系均存在。各中段安全門(mén)、搖臺、阻車(chē)器與信號系統的連鎖關(guān)系:當各中段的安全門(mén)開(kāi)關(guān)到位、搖臺升到位、阻車(chē)器合到位的信號都接收到時(shí),信號才允許被轉發(fā)出去。當信號已經(jīng)發(fā)出后,各到位信號消失時(shí),應通過(guò)絞車(chē)系統進(jìn)行連鎖判斷。
絞車(chē)系統的連鎖關(guān)系如下:
當發(fā)生安全門(mén)關(guān)到位信號、阻車(chē)器合到位信號消失時(shí),系統報輕故障,可以完成本次提升;當前提升完成后,必須排除問(wèn)題才能進(jìn)行下次提升。當發(fā)生搖臺起到位信號消失時(shí),延時(shí)0.5秒(信號確認時(shí)間),如果判斷起到位信號消失在所在中段的罐籠運行前方時(shí),則進(jìn)行安全制動(dòng)。如果判斷起到位信號消失在所在中段的罐籠運行后方時(shí),則報輕故障,可以完成本次提升;當前提升完成后,必須排除問(wèn)題才能進(jìn)行下次提升。如果確認到位信號消失為誤報信號,那么可以在井口信號臺的人機界面或者車(chē)房控制臺的人機界面上對誤報的設備單獨屏蔽。排查找到誤報信號原因處理好后,解除屏蔽。中段選擇去向后,系統會(huì )判斷去向是否有效,有效的判斷:當去向中段信號在所發(fā)提升信號指向前方時(shí)為有效,在所發(fā)信號指向后方時(shí)無(wú)效。去向與罐籠所在位置相同時(shí),認為是平罐作業(yè)。
鎖罐器:起到閉鎖開(kāi)車(chē)、允許操車(chē)的作用,當提升容器到達本中段后,按下鎖罐按鈕,相應指示燈亮,主控系統收到鎖罐信號,不允許開(kāi)車(chē),同時(shí)信號系統允許對操車(chē)進(jìn)行操作如:油泵啟動(dòng)、安全門(mén)打開(kāi)、搖臺落下等操作。當所有設備操作完成,發(fā)車(chē)去下個(gè)中段信號后,需解除鎖罐,才允許提升機運行。
就近控制箱:用于乘罐人員對操車(chē)系統和信號系統的必要操作,可以減少信號人員的數量,增加提升效率。當罐籠到達某一中段后,乘罐人員可以在罐籠里面通過(guò)就近控制箱,進(jìn)行鎖罐、啟動(dòng)油泵、打開(kāi)安全門(mén)、落下?lián)u臺等操作;當人員再次上罐,進(jìn)行啟動(dòng)油泵、關(guān)閉安全門(mén)、抬起搖臺、停止油泵、選擇去向、發(fā)出信號、解除鎖罐、提升機允許運行等操作。
信號顯示:用于顯示停車(chē)狀態(tài)、安全門(mén)狀態(tài)、搖臺狀態(tài)、阻車(chē)器狀態(tài)、中段信號點(diǎn)數、井口信號點(diǎn)數、罐位值、去向值;方便乘罐人員觀(guān)看信號系統的狀態(tài)。
主控系統說(shuō)明
操作臺為一體式結構(系統帶上位監控時(shí)為三體式結構),臺面由指示儀表、指示燈、按鈕開(kāi)關(guān)、制動(dòng)手柄、主令手柄等顯示及控制元件組成,是電控系統的顯示、操作平臺。
儀表可顯示以下參數:控制電源電壓、運行速度、給定速度、主回路電流、閘電流、制動(dòng)油壓等。
指示燈可顯示以下內容:外部繼電器硬件安全回路狀態(tài);PLC軟安全回路狀態(tài);液壓站、潤滑站等系統設備運行狀態(tài);手動(dòng)、檢修、調繩等系統控制狀態(tài);離合器開(kāi)合狀態(tài)(雙筒);提升、下放及減速點(diǎn)、輕故障等工作運行狀態(tài)。
主令開(kāi)關(guān)、手柄可做以下控制:正反向過(guò)卷復位;調繩、檢修、手動(dòng)、半自動(dòng)控制的轉換;正常提升和故障應急提升控制的轉換;提升、下放方向的選擇及復位;緊急停機及安全故障后的系統復位;電機運行速度(頻率)給定等主令操作控制。
操作臺內安裝有多種PLC模塊,主要由CPU主控制模塊、擴展I/O數字量模塊、模擬量輸入輸出模塊組成,通過(guò)信號輸入端口采集各種控制狀態(tài)及反饋信號,模擬量模塊將采集到的各種信號進(jìn)行運算處理,然后通過(guò)輸出端口輸出模擬量控制信號。采用兩套原裝可編程控制器,并實(shí)現網(wǎng)絡(luò )連接。主控制器是核心控制器件,采用國際有名品牌可編程控制器,功能強大,性能可靠,由CPU主控制模塊和擴展I/O數字量模塊組成,通過(guò)輸入端口采集各種控制狀態(tài)及反饋信號,經(jīng)運算處理后通過(guò)輸出端口驅動(dòng)執行元件,完成各項提升工藝控制。PLC控制系統,控制系統具有DI/DO、AI/AO模塊、CPU 模塊、功能模塊、計數模塊、通訊模塊等,并預留20%以上的I/O接口。安全回路由PLC控制元件與繼電器冗余,當PLC故障時(shí),系統能以低速度運行實(shí)現簡(jiǎn)易開(kāi)車(chē);
全行程速度監控,實(shí)際速度超過(guò)給定速度的8%預報警,超過(guò)給定速度的15%進(jìn)行安全制動(dòng);
過(guò)卷監控,實(shí)際過(guò)卷0.3m預報警,過(guò)卷0.5m實(shí)現安全制動(dòng);
除了全行程包絡(luò )線(xiàn)速度監控以外,還應設置作為后備保護的位置定點(diǎn)速度監控;
閘瓦磨損及彈簧疲勞保護接口預留;
手把零位及調繩閉鎖;
制動(dòng)油泵工作情況與安全回路、主回路中高壓線(xiàn)路換向器動(dòng)作的合理閉鎖;
PLC軟件綜合故障情況保護。
操作控制系統能完成提升機手動(dòng)、半自動(dòng)、全自動(dòng)、檢修、故障開(kāi)車(chē)各種運行方式的控制要求??刂葡到y能自動(dòng)選取很大的運行速度,提高系統的運行效率。
手動(dòng)運行:司機根據信號系統信號,通過(guò)操作手柄控制提升機在額定速度以下任意速度運行,自動(dòng)減速、自動(dòng)準確停車(chē),同時(shí)要受到行程控制器的限制。
半自動(dòng)運行:在半自動(dòng)運行邏輯具備條件時(shí),司機根據系統情況通過(guò)操作手柄,讓提升機完成一個(gè)提升循環(huán),并具安全聯(lián)鎖;具有自動(dòng)選擇去向,確定運行速度等功能,自動(dòng)加速、自動(dòng)減速、自動(dòng)準確停車(chē)。
全自動(dòng)方式:在全自動(dòng)運行邏輯條件具備時(shí),提升機電控系統可按信號系統給定的開(kāi)車(chē)方向及運行的中段自動(dòng)運行,完成一次提升并自動(dòng)停車(chē),具有自動(dòng)選擇去向,確定運行速度等功能。
檢 修:檢修速度:0.3-0.5m/s。檢修時(shí)可手柄控制(0.3-0.5m/s)。
故障開(kāi)車(chē):在PLC出現故障情況下,提升機能實(shí)現低速應急開(kāi)車(chē),速度<1.0m/s,并且具有《金屬和非金屬礦山安全規程》規定的保護。
提升機安全保護說(shuō)明
安全保護分為三類(lèi):名列前茅類(lèi):嚴重故障,立即斷開(kāi)安全回路實(shí)施安全制動(dòng);第二類(lèi),較嚴重故障,先減速到1m/s后實(shí)施安全制動(dòng),但如果發(fā)生名列前茅類(lèi)故障立即實(shí)施安全制動(dòng);第三類(lèi)為輕故障,允許一次開(kāi)車(chē),本次運行結束后不維修好不能再次開(kāi)車(chē)。
名列前茅類(lèi):嚴重故障包括:等速過(guò)速、限速過(guò)速、包絡(luò )線(xiàn)超速、爬行段超速、高低壓電源故障、過(guò)流、變流器故障、錯向、PLC故障、過(guò)卷、急停操作、網(wǎng)絡(luò )通訊故障、搖臺(或閘門(mén)、安全門(mén))在運行中落下或打開(kāi)、2只測速元件同時(shí)損壞、井筒開(kāi)關(guān)失靈、主回路失壓、速度比較錯誤、殘壓高、電機溫度過(guò)高等等;
第二類(lèi):重故障包括: 機械深度指示器失效(如果有的話(huà))、鋼繩滑動(dòng)保護、編碼器位置偏差過(guò)大、制動(dòng)油路故障(油壓過(guò)高、堵塞)、閘瓦磨損、主回路過(guò)壓或接地或欠壓等等;
第三類(lèi):輕故障1只測速元件損壞、潤滑溫度高、潤滑油壓高/低、電機溫度報警、彈簧疲勞、閘盤(pán)偏擺、風(fēng)機失壓等等(如果有的話(huà))
保護過(guò)程實(shí)現雙線(xiàn)控制方式,對提升機運行關(guān)鍵的信號(如速度、容器位置、安全、減速、過(guò)卷等等)均采用多重保護(軟件、硬件),互為監視。
輕重故障具有聲、光報警或預報警。
采取必要的硬件、軟件的抗干擾措施(隔離、濾波、合理的結構及布線(xiàn)),確保整個(gè)系統不受電磁干擾、供電電源的干擾,并對其他設備不產(chǎn)生危害性的干擾;經(jīng)過(guò)優(yōu)化設計,使設備的性能更加強大,硬件包括接線(xiàn)更加整潔。
深度指示器斷軸保護:利用光電開(kāi)關(guān),實(shí)時(shí)檢測深度指示器轉動(dòng)速度,與主控系統速度進(jìn)行比較,當發(fā)現主控系統速度大于 深度指示器旋轉速度0.5米/秒時(shí),發(fā)出深指斷軸故障。
井口2m/s限速保護:在距離井口一定距離檢測到絞車(chē)運行速度大于2米/秒時(shí),認為絞車(chē)沒(méi)有按設定減速度減速,采取保護制動(dòng)。
錯向保護:提升機在開(kāi)閘瞬間,有時(shí)由于電機力矩沒(méi)有建立起來(lái),造成礦車(chē)向相反方向溜車(chē),此時(shí)應及時(shí)保護制動(dòng);另外,有時(shí)為了保證開(kāi)車(chē)方向與信號指示方向一致,例如當信號要求上提時(shí),由于線(xiàn)路發(fā)生故障,或者某種特殊情況造成實(shí)際開(kāi)車(chē)方向與信號要求不一致時(shí),出發(fā)保護制動(dòng)。
二級制動(dòng)解除保護:為了減小對機械、電控設備的沖擊,安全制動(dòng)時(shí)采取兩次制動(dòng),但是兩次制動(dòng)的緩沖效果,也加長(cháng)了制動(dòng)距離,在井口發(fā)生安全制動(dòng)時(shí),必須取消二級制動(dòng)效果,而采取一次緊急制動(dòng),避免礦車(chē)沖出井口。
減速段超速保護:提升機運行過(guò)程中,對減速段的檢測很為重要,為了加強此段的安全保護,除了前面的2米定點(diǎn)速度檢測外,本系統增加了減速段包絡(luò )線(xiàn)速度保護,PLC內計算出一條設計好的運行速度曲線(xiàn),實(shí)際速度與此設計的速度曲線(xiàn)比較,當實(shí)際速度大于設計速度10%時(shí),進(jìn)行保護制動(dòng)。
欠壓保護:檢測直流母線(xiàn)電壓,如果低于欠壓保護定值,則變頻器保護。此保護實(shí)際上包括了對電網(wǎng)電壓負向波動(dòng)的保護。
過(guò)熱保護:包括兩重保護:在變頻調速系統柜體內設置溫度檢測,當環(huán)境溫度超過(guò)預先設置的值時(shí),發(fā)報警信號;另外,在主要的發(fā)熱元件,即整流變壓器和電力電子功率器件上放置溫度檢測,一旦超過(guò)極限溫度(變壓器130℃、功率器件80℃),則保護。
安全回路由PLC內部和外部AC回路串聯(lián)實(shí)現:安全回路除了軟件回路,還有硬件安全回路,保證雙線(xiàn)保護,和重要環(huán)節的三線(xiàn)保護。