基于PLC技術(shù)的主提升機(jī)箕斗余煤監(jiān)測(cè)程序的設(shè)計(jì)和應(yīng)用

吳鑫

摘要：本文詳細(xì)介紹了立井提升機(jī)在自動(dòng)提煤過程中對(duì)箕斗余煤情況的監(jiān)測(cè)方法，闡述了通過PLC針對(duì)此問題設(shè)計(jì)的編程思想。此報(bào)警程序的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，進(jìn)一步保證了提升機(jī)的安全高效運(yùn)行，為煤礦主提升機(jī)“無人值守”自動(dòng)化運(yùn)行提供了有效的前提保障。

關(guān)鍵詞：主提升機(jī)；PLC可編程控制器；箕斗卸載

引言

隨著煤礦“智慧礦山”概念的提出，建立數(shù)字化、智能化、信息化、自動(dòng)化礦山已經(jīng)成為發(fā)展的必然趨勢(shì)?！睹旱V安全規(guī)程》第四百二十八條規(guī)定：主要提升裝置應(yīng)當(dāng)配有正、副司機(jī)。自動(dòng)化運(yùn)行的專用于提升物料的箕斗提升機(jī)，可不配備司機(jī)值守，但應(yīng)當(dāng)設(shè)圖像監(jiān)視并定時(shí)巡檢。主提升機(jī)的“無人值守”意義重大，一是“無人則安，裝備換人”的安全效益，二是降低人工成本，減少人員誤操作，保證提升系統(tǒng)自動(dòng)化高效運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。要實(shí)現(xiàn)主提升機(jī)無人值守必須逐步制定和完善提升機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的故障保護(hù)機(jī)制，提升機(jī)箕斗余煤情況的監(jiān)測(cè)便是其中重要的一項(xiàng)保護(hù)。

一、概述

1、箕斗余煤原因

主井提升機(jī)箕斗卸煤時(shí)，往往會(huì)因提升的煤炭含水量較大粘度較大、大塊物料卡滯、箕斗扇形門未全打開或箕斗因內(nèi)部磨損等情況，會(huì)造成使箕斗卸載不完全而余煤。

2、箕斗余煤后果

如箕斗余煤，則會(huì)造成二次裝載，從而導(dǎo)致提升機(jī)過載跳閘。此時(shí)必須安排人員從副井下井至裝載硐室，人力將箕斗內(nèi)多余的煤扒出。如余煤量過大，則需使用手拉葫蘆等工具將箕斗扇形門拉開縫隙，慢慢將煤從箕斗放出至井底，如操作不當(dāng)很容易將主井底防撞梁、梯子間等砸壞，擴(kuò)大事故。人員在井筒高空作業(yè)，危險(xiǎn)系數(shù)較大，且耗費(fèi)大量人力物力，影響數(shù)個(gè)小時(shí)生產(chǎn)時(shí)間。

如箕斗余煤，提升機(jī)過載保護(hù)設(shè)定值較大，未發(fā)生過載跳閘，則會(huì)重物超載提升，提升機(jī)加減速或制動(dòng)時(shí)，很可能因鋼絲繩與滾筒摩擦力不足而造成放大滑，后果更是極其嚴(yán)重。

二、箕斗余煤監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)理念

提升機(jī)箕斗、首繩等完全平衡的理想情況下，空勾提升機(jī)空勾運(yùn)行時(shí)，等速段電樞電流應(yīng)為零。在提煤情況下，等速段電樞電流是完全作用于克服箕斗內(nèi)存煤的重力勢(shì)能。根據(jù)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性，可建立提升機(jī)在等速段電動(dòng)機(jī)電樞電流與定量斗稱重信號(hào)之間的正比曲線對(duì)應(yīng)關(guān)系。如額定每勾提8噸煤，等速段電樞電流為800A。則對(duì)應(yīng)關(guān)系為每噸煤電樞電流100A。

定量斗裝載完畢且未卸載之前，信號(hào)系統(tǒng)PLC將稱重信號(hào)模擬量傳至主控系統(tǒng)PLC，根據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系，可計(jì)算出理論提升電樞電流值，將該電流理論值與實(shí)際值比較求差值，如實(shí)際值小于理論值，說明上一勾箕斗卸載時(shí)，箕斗內(nèi)有余煤，導(dǎo)致需克服提煤重力勢(shì)能減小。

三、箕斗余煤監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)原理

1、信號(hào)系統(tǒng)PLC將定量斗壓磁稱重信號(hào)通過模擬量輸出模塊以電壓信號(hào)的形式輸出給提升機(jī)主控系統(tǒng)PLC的模擬量輸入模塊。

2、主控PLC將收到的PIW模擬輸入量（稱重信號(hào)）通過對(duì)應(yīng)關(guān)系換算為理論電流值MW。

3、將理論電流值減去實(shí)際電流值，得出差值，當(dāng)差值大于設(shè)定的報(bào)警值，則輸出報(bào)警。報(bào)警值根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定。

4、加上前提條件，提煤、兩勾二級(jí)制動(dòng)之間（等速段）、延時(shí)等，輸出報(bào)警。

5、報(bào)警由主控PLC數(shù)字量輸出模塊至信號(hào)PLC數(shù)字量輸入模塊，信號(hào)系統(tǒng)收到報(bào)警信號(hào)后，閉鎖下次開車（不再發(fā)出動(dòng)車信號(hào)點(diǎn)），閉鎖定量斗給煤。手動(dòng)打點(diǎn)走勾，將余煤卸載后方可進(jìn)入正常提煤。

四、箕斗余煤監(jiān)測(cè)程序的應(yīng)用

1、本設(shè)計(jì)利用提升機(jī)現(xiàn)有的信號(hào)及電控系統(tǒng)硬件設(shè)施，僅增加數(shù)芯模擬量及數(shù)字量傳輸信號(hào)電纜，無額外投資成本。

2、在實(shí)際的應(yīng)用中需將定量斗稱重信號(hào)與提升機(jī)等速段電樞電流的對(duì)應(yīng)關(guān)系，以及在實(shí)際應(yīng)用中設(shè)定合適的報(bào)警差值，則本程序可準(zhǔn)確判斷箕斗余煤情況。

3、發(fā)生箕斗余煤后，在監(jiān)控上位機(jī)WinCC界面閃動(dòng)及鳴笛報(bào)警，提升絞車司機(jī)及檢修維護(hù)人員，必須進(jìn)行空勾運(yùn)行，將箕斗余煤卸凈。

五、結(jié)語(yǔ)

1、本設(shè)計(jì)程序簡(jiǎn)單有效，解決了由于箕斗煤未卸凈導(dǎo)致箕斗余煤，并發(fā)生二次裝載問題。

2、本設(shè)計(jì)理念新穎，技術(shù)先進(jìn)，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和推廣價(jià)值。

3、下一步可在箕斗卸煤口處增設(shè)物料傳感器，對(duì)卸煤狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，編入箕斗余煤監(jiān)測(cè)程序，進(jìn)一步增加程序的準(zhǔn)確可靠性。

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（作者單位：上海大屯能源股份有限公司龍東煤礦）