绞车电控系统改造应用与研究

小屯矿-190水平绞车电控系统改造与研究项目鉴定材料冀中能源峰峰集团有限公司小屯矿二零一三年十月小屯矿-190水平绞车电控系统改造与研究一、立项意义：我国煤炭开采分为露天开采和井工开采两部，井工开采部分又分为平巷开采和斜井开采，斜井开采过程中提升物料的运输方式大致分为立井绞车运输、斜井绞车运输两种，小屯矿为斜井多水平提升，井下提升物料系统主要由五部绞车来实现，分别为付井绞车、-50绞车、-190绞车、-300绞车、-420绞车。

-190绞车主要担负-190水平至-300水平的物料和矸石提升任务。

随着我矿生产的深入，生产任务的重点正逐步从-190水平转向-300水平，因此-190绞车成为决定生产任务完成情况的命脉和咽喉之地。

二、现状说明：小屯矿是一个改扩建矿井，设计年生产能力为60万吨，但随着科技的发展和管理的进步，矿井产量也有很大的提高，现在采区工作面的年实际生产能力可达到80万吨。

这有力的促进了矿井的改革和稳产高产。

但不可忽略的问题是小屯矿的提升运输系统设计能力不足，提升运输系统已处于超负荷运转状态：现有的-190绞车，采用变频控制技术，主电机为250KW，提升能力为非标1.2吨矿车单勾4辆罐车，由于提升罐车数量少，生产所需罐车数量多，为保证生产需要，设备检修时间被压缩，在完成必要的检修项目后，立即开车运转。

因此，机械设备完好状况较差、设备事故率较高等。

根据目前的情况只有对原绞车进行技术改造，增加提升负荷来减少生产任务的压力、减少事故和增加检修时间，经过方案的研究和经济性的比对，在不更换原有绞车和钢丝绳的情况下，通过对电控系统改造以满足提升目的。

三、本次改造研究主要方法及目的：1、研究的主要内容：1）如何实现绞车的提升负荷能力提高。

2）需要更换哪些设备和如何对这些设备进行更换，设备更换的顺序和步骤。

3）提升系统改造后，提升能力的变化量有多大，能否满足生产需要。

2、研究的主要目的：通过改变-190绞车的电控系统，增加绞车的提升能力，由原先的单勾提升4辆罐车改为单勾提升6辆罐车。

四、项目改造的主要工作程序：-190绞车提升能力改造的主要工作程序由以下几个部分组成：购买新的电控系统设备→将新设备运输到指定地点→拆除原有电控系统设备→拆除原有主电机250KW→新电控设备就位并接线→主电机就位并接线→通电调试新设备和电机→提升数量增加指定数量试运行→旧电控设备和旧电机升坑运输至地面。

五、本项目具体的主要操作步骤和关节环节：考虑到绞车电控系统改造工程量较大和我矿施工人员的经验不足，特聘请专业队伍和厂家技术人员一起参与施工和调试工作，以保证工程进度和质量。

（一）购买新的电控系统设备通过计算选购容量符合提升要求的电控设备和主电机：1）、购置矿用隔爆兼本质安全型变频调速装置一台，型号为：ZJT1-400/660（A）2）、购置矿用隔爆型变频器用滤波箱三台，型号为：LB1-400/660 （A）3）、购置矿用隔爆兼本质安全型可编程控制器一台，型号为：KXJ-30/1140（660）A4）、购置隔爆型三相异步电动机一台，型号为：YB2-450M-8，功率355KW，电压660/1140V。

（二）将新设备运输到指定地点由于新的电控设备体积和重量都比较大，正常的装罐运输无法满足要求，因此改为专用车盘运输来完成。

为保证安全运输，运输前要对设备的安防和捆绑提出了很高的要求。

设备整体重心必须落在轨道之间与矿车、车盘两轴之间的区域中心附近，不足时要加重物进行调整，用合适的螺栓在四个角将设备与车盘进行固定，再用直径不小于30mmm的麻绳进行捆绑两道，使设备与车盘牢固连接。

（三）新电机的安装就位在不破坏原有地基的基础上，根据现有新电机355KW的外形尺寸，制作新的电机底座，电机底座制作主要有10#槽钢和10mm厚的钢板焊接而成，保证了强度和刚度。

底座安装完成后通过调整螺栓和安防垫铁来调整的电机的具体位置，保证联轴器的间隙。

位置确定后，对电机底座进行刷漆防腐和接线工作。

（四）改造完成后绞车的调试和试运行新电控设备接线工作完成后，通电进行绞车无负荷试运转，无负荷试运转工作正常后，进行带负荷试运转，带负荷试运转过程中负荷数量逐步增加直至提升数量罐车增加到6辆，速度为3.9m/s，满足改造设计提升能力要求。

试运行期间要密切关注电控系统的温度、噪声、震动情况，除此之外还要详细记录电流、电压等各种数据的详细参数。

六、防爆变频控制系统优点1）、调速平稳、改善启动电流，实现软起动。

传统的矿用提升机档位调速不连续，运行中机械震动大，矿车冲击大，制动不安全，常出现“掉道”的现象，而采用变频技术后可实现的软启动、软停车，使运行更加平稳，机械冲击小，避免了“掉道”事故的发生。

在制动方面旧式提升机多采用油压制动，变频器采用直流制动功能，确保重车不脱钩，从而避免了“溜勾”的现象的发生。

2)、减少事故，增加提升时间。

由于老式提升机采用转子串电阻的方式进行调速，由于操作时交流接触器频繁动作，易造成触点及线圈的烧损，转子更换碳刷频繁。

此外由于电控系统设计落后因而有维修任务重,造成检修时间长。

而对绞车的电控系统改造后可减少绞车的维修量和事故的发生。

3)、节电效益明显、改善工作环境在低速运行期间，根据测试节电效率一般在30%左右。

此外由于采用变频调速，避免了以前接触器噪音大，影响听力的弊端，从而改善工人工作环境。

4)、防爆变频控制系统功能(1)直流制动的作用当重车在井筒中间停车时，变频器由高速至停机后，随之施加一直流制动信号使绞车停止，当机械制动起动作用后，直流制动信号去掉，使重车靠机械抱闸的作用停在中间。

(2)自动限速保护当接收到减速信号后，若主令控制器没有正常操作，则自动启动机内的减速程序，将变频器的工作频率按预定要求逐步变为减速运行，从而实现自动限速。

(3)连锁开机保护绞车司机开车必须按照给出的命令操作，假设操作与命令不符时，连锁功能对此指令不执行，变频器因而不动作。

(4)紧急停车绞车运行过程中，遇到特殊情况不得不停车时，启动变频器急停功能，变频器接收信号后将在瞬间停机。

(5)保护功能具有过压、欠压、过流、短路、断相、开机连锁、自动限速等，频率范围广为2HZ-400HZ，启动实现低速软起动。

（6）控制回路简单，安全运行性能高防爆变频器控制回路采用CPU模块便于更换，定期检修时间长（一般在3-6个月）。

改造后，电阻箱以及其控制回路需要全部甩掉，因此简化了控制回路。

速度检测、信号检测等部分均采用插件（印刷板）工艺，更换方便。

此外，控制部分采用PLC 编程控制器，PLC具有工作稳定的特点（一般情况下能安全运行5年左右），事故发生率极低。

因而，防爆变频控制技术具有维护简单，工作安全可靠的特点。

七、经济与安全效果评价：（1）实现安全生产：该电控系统改造的完成，减少了绞车的运行时间，极大降低了-190水平绞车的运行事故，尤其是电控系统事故。

减少了由于检修不到位给生产和安全带来的绞车事故，提高了运输供罐能力，保证了矿井的安全生产。

（2）经济效益：①投入资金：1、设备经费的投入为100万元（包括变频器、滤波箱、控制箱、主电机355KW、各种电缆）2、安装费用：安装需要20个人共同操作，共需费用15万元（电机底座的制作，新电机联轴节的安装等）总的投入费用为：100+15 =115万元②生产效益：由于-190水平绞车电控系统改造的完成，-190绞车提升能力由原来的提4个罐增加为6个罐，每勾下方上提增加4个罐，根据日常开勾数量统计，取日平均值：-190绞车每天提勾数为早班20勾、中班和夜班22勾，全天共计64勾，全天多提升罐数位64×4=256个。

全年多提升罐数为：256×360=92160个。

由此增加年经济效益为：92160×5=46.08万元（每提升一个罐的费用为5元），按绞车平均服务年限为20年计算，-190绞车电控改造完成后共产生效益为：46.08×20=921.6万元。

③总计经济效益：总的生产效益-投入资金=921.6-115=806.6万元（4）社会效益：我国是煤炭资源大国，煤矿众多，运输系统复杂，斜井运输绞车使用数量多。

绞车提升作为一种常见的效率高的运输工具，在如今的煤矿生产中发挥巨大的作用。

该电控系统的改造成功为在节约运行成本的基础上增加提升能力提供了可以借鉴的经验。

八、推广应用前景：我国煤矿企业规模大、数量多，是世界主要产煤国，但是多数煤炭企业至今还是沿用绞车提升技术，这在一定程度上为电控改造的应用推广提供了难得可贵的机遇。

以往煤矿企业在自动化等高科技方面上（如PLC技术的应用），往往滞后于其他行业（如冶金、石油工业），科学技术没有更好的应运在煤炭生产中而造成煤矿事业发展缓慢发展的重要原因之一。

近几年随着煤炭价格的上调，煤炭企业效益的好转从而增加煤炭企业在高科技投入力度，尤其是新技术的应用，在煤炭企业很被高层领导重视。

科学技术在煤炭行业的份额的扩大，逐渐的体现出科学技术创造价值的高额利润，真正实现了科技兴企的观点。

因此说电控系统改造在今后的发展中必将得到更广的应用九、建议：1、电控系统要注意日常的维护和检修，由专人进行操作；2、电控系统要准备常用的配件，以便随时进行更换；3、电控系统工作原理复杂，要结合厂家技术人员进行相应的系统培训和研究；。