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  • 提升機電氣控制十大安全保護

    礦井提升PLC可編程電控系統是一個典型而復雜的控制和系統。目前,北京企宜同創、洛陽源創、中信自動化、天津深藍等生產提升PLC電控系統廠家,在集團內部礦山采用。筆者通過參加集團公司檢查,發現提升機PLC電控系統保護裝置的設置因廠家不同而存在差異,有很大的隨意性,國家無相關的標準設計規范。

    1.提升機PLC可編程電控系統的組成原則

       利用PLC可編程控制器為控制核心的提升機電控系統應設置為雙線制。筆者認為,電控系統具備兩臺可編程控制器不能就單純地稱雙線制,提升機可編程電控系統應符合以下組成原則:

       1)組成雙線制的兩部可編程序控制器應相互補充、互相**、互為備用。即正常時兩臺可編程器并列運行,其中一臺可編程控制器故障時,另一部可編程控制器能夠**運行,完成提升任務。兩臺可編程控制器各有一套輸出接口,能夠相互切換。但是,兩臺可編程控制器有兩套安全回路接點串聯,單臺運行時,另一臺的安全回路自動屏蔽?,F在,國內提升機電控均不能滿足此種要求:

    2)雙線制的兩臺可編程控制器不應有過多的共享數據。對于一臺可編程控制器故障后,通過簡單外部設置應能夠屏蔽數據,同時,可以屏蔽通信協議。對于利用可編程控制器組成局域崗的電控系統,通信協議還可重新自動設置。

       3)可編程控制器的**優點就是利用計算機技術取代了模擬量和時間繼電器減少了調試環節,增加了控制的靈活性,減少了現場布線。但是,對于一個些外部開關器什形成的保護接點不應接入可編程控制器,而應直接接入實際控制回路。無需調節的接點經過可編程控制器“二傳手”控制,往往會發生不必要的事故。為增強顯示功能,外部開關器件可提供多對接點,其中一對接點輸入至可編程控制器。

        2《煤礦安全規程》(2001版)要求的九大保護裝置

       1)防止過卷裝置 

        防止過卷裝置應設置為四線制,即可編程電控系統主控機、監控制分別由各自獲得的脈沖行程計算出一個過卷保護點,輸出串接于內部安全回路;同時井架和深度指示器又各自形成兩套實際過卷裝置,其接點直接串接于外部安全回路中。大部分礦井都將實際過卷接點輸入至可編程控制器,然后返回控制,筆者認為不可取,原則上,四線制過卷保護裝置過卷數據應以到位點為累加數據基礎點,不應全行程進行累加。受深度指示器螺桿傳動誤差影響,深度指示器過卷保護裝置可靠性較差。

    2)防止過速裝置   

    防止過速裝置通常設置為雙線制,即由可編程電控系統主控機、監控機分別按各自獲得的行程脈沖頻率計算出提升機運行速度,換算為等速段的1.15倍,實現過速保護。輸出接點分別串接于內部安全回路,滿足雙線制要求。

       3)過負荷和欠電壓保護裝置  

        通常,過負荷和欠電壓保護裝置可設計雙線制。一是可編程電控系統主控制或監控機本身監測電流大小和電壓高低,實現過負荷和欠電壓保護,作用于內部執行回路;另外,提升機供電系統中,電源饋電柜自身帶有過負荷和欠電壓保護裝置,無論采用電磁式繼電器還是微機保護裝置,均可將保護裝置接點直接串接于電控系統執行回路,或**、或跳安全回路。

       4)限速保護裝置 

        限速保護包括減速段速度超出給定速度10%和接近井口超出2m/s兩種保護裝置,均應設計為雙線制,即由可編程電控系統主控機和監控機分別根據自身獲得的速度值,計算出實際速度與給定速度偏差作用于內部安全回路。同時,主控機、監控機根據自身獲得的提升行程數和根據速度圖設定的2m/s限速點與實際速度綜合比較,動作后作用于內部回路。

       5)深度指示器失效保護裝置 

        深度指示器失效保護裝置通常設計為單線制,由安裝于深度指示器從動軸上霍樂傳感器(或其它傳感器)向電控系統的可編程控制器發送數據。 深度指示器失效保護裝置也實現雙線制,即深度指示器主、從動軸均安裝傳感器,主控機、監控機均接收數據。無論采用單線還雙線制,保護裝置均應在提升機低速段動作,同時和提升行程相結合。

       6)閘間隙保護裝置  

        閘間隙保護裝置一般設置為單線制,此保護裝置一般應和可編程電控系統相**,僅向電控系統提供一個動作接點信號,如果電控系統先用的可編程控制器能夠驅動大量A/D模塊,閘間隙保護也可與電控系統相互一體,實現自動**或自動斷電。

       7)松繩保護裝置  

        松繩保護裝置主要針對纏繞式提升機,一般和可編程電控系統相對**,動作接點直接串接于安全回路和**回路。松繩保護裝置一般為單線制,但因提升機型式的不一,檢測點應多點設置,無論是易墜繩點還是可能墜繩點,均應安裝松繩保護裝置。

       8)滿倉保護裝置  

        滿倉保護裝置一般和電控系統相對**,可向電控系統提供一個后**點,保護裝置一般控制提升機信號回路, 倉滿后不能再次提升卸載。

       9)減速功能保護裝置 

        減速功能保護裝置一般設置為三線制,即電控系統主控機、監控機減速點分別由各自提升行程計算,控制內部減速回路,外置減速點應直接串接于處部減速回路,由于可編程控制器程序編制的靈活性,主控機、監控機可根據提升負荷的不同多重設置減速點,但應保證較少減速距離同外置減速點距離設置一致。

        3 安全回路聯鎖保護裝置

       1)主令控制器LK-1零位聯鎖保護 

        無論可編程電控系統主令控制器采用霍爾傳感器式還是軸編碼器式,可編程控制器都應檢測到其零位信號,使得提升機在運行過程中LK-1斷開。安全回路動作后,操作手把必須恢復中間位置,使LK-1閉合,提升機才能二閃起動。

       2)工作閘制動手把聯鎖保護 

        通常工作閘**把聯鎖保護由行程開關獲得,行程開關接點應輸入至可編程控制器。工作閘制動手把位于制動位置時,行程開關觸點閉合,安全回路方可接通。一旦安全回路動作,只有工作閘**把拉至制動位置后,安全回路方可復電。

       3)加速接觸器與測速回路斷線聯鎖保護  可編程提升電控中,無論轉子加速接觸器有無觸點,聯鎖保護均由電控系統中主控機和監控機內部程序實現,無需作用于外部安全回路。

       4)制動油過壓保護 

        制動油過壓保護通常為保護液壓站而設,應設置為雙線制。一套由液壓站壓力傳感器傳遞數據于可編程控制器,程序內部作用于安全回路,另一路由液壓站接點壓力表接點信號獲取,直接串接聯于安全回路。制動油過壓保護設置為雙線制,即不增加電控成本,又互為備用,進一步提高保護裝置的可靠性。

       5)低頻電源聯鎖保護 

        為保證提升機隨時都能夠產生電氣制動,低頻電源聯鎖保護通常設置為雙線制,一是低頻裝置饋電開關常開接點直接串接于外部安全回路,另一路為低頻裝置輸出端安裝一電壓互感器,提升機起動過程中,電控系統向低頻電源裝置傳遞瞬間觸發脈沖,同時電壓互感器向可編程控制器輸入電壓信號,檢測制動單元的可靠性,否則程序作用于內部安全回路跳閘。

       6)**斷路聯鎖保護 

        **斷路器聯鎖保護為電源饋電柜過負荷和低電壓保護的聯鎖。斷路器常開點直接串聯于安全回路,電源跳閘時動作于外部安全回路。

       7)**換向器柵欄門及緊急制動保護 

        為防止工作人員誤放**室和特殊狀況下司機采取緊急措施。**室柵欄門常開點和腳踏緊急制動開關常閉點串接于**斷路器失壓回路,**斷路器跳閘后動作于外部安全回路。

       8)滑繩保護 

        可編程序提升機電控應設置滑繩保護。通常,電控系統主控機和監控機提升行程數據分別來自兩個不同的編碼器,正常工作下,主控機和監控機獲取的數據相等。一旦提升機滑繩,主控機和監控機獲取的提升機行程數據就要出現誤差,超過設定值,可編程控制器內部程序動作安全回路。同時,通過滑繩保護,還能夠及時發現故障的編碼器,確保系統正常工作。通常兩個編碼器安裝部件之間不能存在剛性傳動。

       9)方向記憶聯鎖保護 

        主井提升系統中為防止重物下放事故的發生,通常設置雙線制的方向記憶聯鎖(防倒轉)保護,分雖由主控機和監控制完成,當提升方向和主令控制器給的信號不一致時,可編程控制器內部程序動作于安全回路。提升方向的信號應由裝載信號置位,解除應卸載信號復位,但檢修狀態時不能復位提升方向信號。

        4 控制回路聯鎖保護

       1)安全回路聯鎖保護 

        安全回路聯鎖保護通常設置為雙線制。一是安全回路常開點串接于**接觸器和加速接觸器電源回路中,安全回路動作后,全部接觸器釋放;二是由可編程控制器程序實現內部接觸器斷電。

       2)**柵欄門聯鎖保護 

        此種聯鎖保護為單線制,通常,柵欄門開關常開點串接于饋電柜失壓回路中,一旦柵欄門打開,**斷路器無壓釋放。

       3)過卷轉換聯鎖保護 

        提升機過卷后,司機只能反向開車,過卷轉換開關至少要有四對接點,兩對一組聯動,分別短接外部過卷開關和可編程控制器內部過卷開關,保護過卷后的提升機只能反轉,避免過卷事故進一步擴大。

       4)電流熄弧聯鎖保護 

        熄弧聯鎖保護設置為雙線制。由可編程控制內部程序實現,確保提升機換向和切除**,投入低頻時,均須在電弧熄滅后進行。

       5)潤滑油超欠壓聯鎖保護 

        潤滑油超欠壓保護通常設置為雙線制,一路信號取自潤滑站潤滑油出口雙接點電壓力表,直接串接于信號回路;另一路信號取自潤滑站本身安裝的壓力傳感器,由可編程控制器程序作用于內部信號回路。

       6)潤滑油和制動油超溫聯鎖保護 

        潤滑油和制動油超溫保護通常設置為單獨溫度監測系統,向可編程電控系統提供一個**接口,超溫時斷開提升信號,防止提升機二次提升。

       7)亞同步過程保護 

        亞同步過速保護通常設置為雙線制,分別由電控系統主控機、監控機根據計算后的速度形成確保提升機下放重物接近同步轉速時切除全部電阻,防止電機串電阻發生“飛車”事故。一般嚴同步過速保護設定為同步速的90%。

       8)高低接觸器閉鎖保護 

        為防止正反向**接觸器同時吸合發生短路事故以及高、低**接觸器同時吸合擊穿可控硅。高、低壓接觸器分別將自身常閉接點彼此串入對方線圈回路,實現電氣閉鎖,一般設置為單線制。

       9)加速接觸器熔焊保護 

        當加速接觸器熔焊短接或可控硅擊穿時,提升機嚴禁送電起動。對于選用有觸點接觸器的電控系統,可將每一段接觸器輔助點返回瑪可編程控制器。由內部程度作相應處理,對于選用可控硅的提升機,應在轉子引出線上加裝工頻監視器和過流繼電器,一時接收到初始起動和過流信號,裝置應向可編程控制器提供觸發信號,防止提升機繼續起動。

        5結束語

        當前,選用可編程控制器作為交流提升機電控系統的核心核心已成為這一控制領域的主流。但是,作為新生的交流提升機可編程電控系統還存在著保護裝置設置不規范性。筆者認為:只有結合現場,合理設置,才能保證礦井提升機安全、可靠、**運行。同時,國家有關部門也應及時制訂提升機可編程電控系統的相關規范標準。


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