数字式绞车安全保护设置型式和试验方法

数字式绞车安全保护设置型式和试验方法

柴学文

(淮南矿业集团潘一矿，安徽淮南232001)

    摘要：对绞车保护所具有的环节进行了分析归纳，对绞车保护的试验目的和设置原则进行阐述。对数字式绞车的主要安全保护特性进行分析，对其保护的设置型式和试验方法提出了一些想法和建议。

    关键词：数字式绞车；安全保护；设置；试验

    中图分类号：TD534    文献标志码：A       文章编号：1003-0794(2007)03-0041-03

Digital Winch Safekeeping of Establishing Pattern and

Testing Method

CHAI Xue-wen

(Huainan Mining Industry Group Panyi Coal Mine, Huainan 232001, China)

Abstract: Has analysed and induced the link winch has and carried on a elaboration to the protects of the winch about the experimental goal and the establishment principle. Analysed the mainly security protection feature of the digital winch. Proposed some ideas and suggestions about safekeeping of establishing pattern and the testing method.

Keywords: digital winch; safekeeping; establish; test

0引言

在井工式开采矿井中，提升绞车起着举足轻重的作用。为确保矿井提升绞车能正常安全运转，提升绞车一般具有多种保护，《煤矿安全规程》对其也作出了重点要求，其中第427条详细列出了绞车所必须安设的各类保护装置，并要求对这些保护进行定期试验。但通过研究发现，所提出必须安设的绞车保护项目和内容，大都沿袭过去模拟控制系统中的缠绕式提升机。且对这些保护设置的型式和试验方法并没有给出具体的解释，对绞车安全保护的设置和试验，特别是对数字式绞车，指导针对性不强。本文就是针对数字式绞车安全保护的设置和试验这方面问题，简单阐述几点自已的想法和建议。

1  绞车安全保护装置应具有的环节

    虽然绞车各类安全保护的保护内容、保护方式和所需的元器件在形式上差别很大，但通过分析发现，所有的绞车保护装置通常都包含以下环节：

    (1)监测、测量环节用以检测、监视各类保护信号对象．．如各种电流、电压检测变送器，温度传感器，位置传感器，编码器，测速发电机，信号开关等。

    (2)检测信号传送环节将检测、监视环节检测到的信号传送到信号收集环节。如传送各种信号的导线、光纤、变换器、放大器等。

    (3)控制系统的信号收集环节  将系统内各类保护信号收集起来，传送给信号处理单元。如高速计数模块、模拟量、数字量的输入模块及各类专用信号输入模块等。

    (4)信号处理环节  即控制系统对收集来的信号进行综合分析、比较和处理的环节。如PLC中的 CPU对各类收集来的保护信号与原设定好的参数比较、分析和处理等。

(5)保护动作输出、驱动环节用来执行信号处理环节的处理结果，达到保护目的。如各类保护继电器、接触器、PLC模拟量、数字量的输出模块和各执行单元等。

2绞车安全保护设置目的和试验应遵循的原则

    (1)绞车保护设置的目的  当绞车运行在非正常状态时，绞车能按预先设定好的程序和步骤，停车并报警．向操作和检修人员给出故障提示并闭锁，只有当故障消除后，绞车才能正常提升，从而使绞车处于安全状态，避免发生事故。

(2)绞车保护试验应遵循的原则  在日常检修中，检验保护试验装置各个环节是否正常，如有故障可及时发现和维修，确保当绞车处于真正事故状态时，其能可靠动作，使绞车能按预先设定好的程序停车并报警，避免事故的发生。当进行保护试验时，无论是实际试验还是模拟试验，都应尽量使保护系统的5个环节都能检测一遍，检验整个保护装置各环节的功能和联接是否正常，从而最终检测保护系统是否正常，达到试验的最终目的。

3数字式绞车常用安全保护设置及其特性

    矿井提升绞车的运行特性：绞车带动提升容器在2个定点位置之间持续、高速、往返运行。因此在绞车控制系统中，对绞车的控制主要是按照需要，对绞车的速度进行控制。为了使绞车能够按照需要准确高效运行，绞车的速度控制一般有3个闭环，即电流、速度和位置闭环。其中位置闭环在绞车的安全保护中，对绞车的安全运行占有极其重要的位置。例如通过对《煤矿安全规程》第427条分析发现，绞车必须设置的安全保护内容中的过卷、过速、限速、深度指示器失效和减速功能保护等保护内容，这些都和提升容器的位置即绞车的行程密切相关。

    在数字式控制系统中，位置闭环即行程控制功能由全数字式CPU处理器模板来完成。具体为 CPU通过对与滚筒相连的编码器所输出脉冲个数进行统计计算，从而间接计算得出提升容器的提升位置，然后根据位置和预定程序产生速度图，产生相应的速度基准值来驱动电机运转，保证提升容器在预定地点问安全运转和准确停车。为了避免行程计算的累计误差，保证计算得出的提升容器位置的准确性，绞车在1个行程内通过井筒开关对提升容器至少进行1次同步校正。在自动运行模式时，行程控制依靠设定量自动产生最佳运行速度(S形曲线)；在手动运行模式时，则依据司机台速度主令手柄的速度给定信号和容器位置信号进行计算，给出行程设定曲线。

    在数字式绞车的控制系统中，对绞车的安全保护设置，在硬件上，其无论是测速发电机还是轴端编码器等其他检测元件，一般都是2套独立的系统，从而保证了主要信号来源的准确性和可靠性。在软件上，在传动控制和逻辑控制这2套系统中，对绞车的这些主要安全保护通常都进行了设置，2套系统对这些安全保护实行冗余监控。即当任何一套系统监测到某项保护对象值超过设定值时，都可使系统安全回路动作，促使绞车安全停车，保障绞车安全运行。

    在数字式控制系统中，这些保护信号的最终处理和保护功能的实现，都是利用软件功能块或经过语句表，经过相关编程后得以实现。利用相关编程软件增加和修改某一项功能非常快捷、方便。因此在原来模拟控制系统不便于处理的信号和要实现的保护功能，在这变得十分容易。如速度保护功能，可以利用软件很方便地按照行程，计算得出绞车在各个运行工况下的速度包络曲线，在绞车运行过程中，可以随时让实际运行速度与速度保护设定值进行实时比较，可随时监测和显示绞车是否运行在允许速度范围内。可以很方便地增设多个速度比较点和软件减速点，控制绞车按即定速度图准确安全运行。

在日常运行维护中，只要有编程软件和编程器，就可以随时很方便地对这些保护功能块进行测试和维护，对相关保护参数门槛值进行修改和调整，使之更加符合实际生产或检验需要。

4数字式绞车保护试验方法

    由于数字绞车安全保护信号的处理和安全保护功能的实现，均是由软件功能块来实现的。基于软件便于调整和修改的特性，结合上述安全保护环节试验的原则，对数字式绞车安全保护进行13常试验时，最好的方法是在试验过程中利用编程器修改各个保护参数设定的门槛值，即人为地降低该值，使绞车在正常运行时各参数就可达到或超过该值，促使绞车保护动作。试验结束后，再使保护参数门槛值恢复到原先设定值。或者利用软件设计～试验程序，当运行该试验程序时，试验程序可按需要自动修改保护参数设定的门槛值，当试验结束后，程序又可使保护参数设定的门槛值恢复到绞车正常运行时的设定值。以此来达到检验安全保护系统是否正常的最终目的。

    以2m限速保护为例，让提升容器处在井筒中间位置，绞车进行手动操作，让其运行在略大于2m/s速度状态下，在绞车监控保护软件中找到2m/s速度保护的功能块，修改其2m/s速度保护动作的容器位置点，绞车应能断电停车。至此2m/s速度保护无论是测速环节，还是信号传送环节，以及信号的分析处理环节等，都经检验一遍。从而达到了检验整个保护系统是否正常的最终目的。

    而现在有些试验人员的试验方法则不能达此效果，如有人为直接使相关保护继电器动作，短接相关接点或直接给CPU所需的数字(模拟)信号等。这样保护系统中的信号测量环节、信号传送、分析和比较环节等有的就达不到检验的效果，因此其试验的目的和效果显然达不到需要。

为了确保绞车控制程序的稳定性，在实际操作中，如采用修改功能块保护参数设定的门槛值，来进行保护试验时，必须就此制定严格的相关试验制度，对修改的方法和步骤进行严格的规定，并对试验操作人员进行授权。即定人、定时和定制度，以确保整个控制系统工作安全可靠和试验功效。

5结语

我矿副井电控系统行程控制器采用C30APLC，逻辑控制器采用S7-400PLC，现场保护试验方法采用在C30APLC控制系统中编制一试验程序，经过1a多的使用，情况良好，实现了按《煤矿安全规程》要求，对绞车保护进行定期试验的需要，在试验过程中安全、方便，节省了时间。

参考文献：[1]余发山．等．自动控制系统[M]．徐州：中国矿业大学出版社．2005．

[2]王清灵．现代化矿井提升机电控系统[M]．北京：机械工业出版社，1997．

[3]《煤矿电工手册》编委会．煤矿电工手册[K]．北京：煤炭工业出版社，1998．

[4]煤矿安全规程[S].北京：煤炭工业出版社．2004．