提升机应急提升系统

  一、提升机应急提升系统概述

  
  1、提升机应急提升系统用途
  
  提升机因机械设备、电气设备、液压设备、电源等故障导致系统无法正常运行，且在短时间内无法及时解决问题，造成生产停滞，尤其是在运送人员或其它重要物资的过程中出现此类故障，人员就会被长时间困在罐笼内，造成心理上的恐慌。为了缓解此类事故造成的不良影响，特开发出提升机应急提升系统。
  
  本系统主要由备用液压站及其电气控制系统组成，与主控系统完全独立。液压站配置有进口比例阀，可实现油压的连续稳定调节，电气控制系统采用SIEMENS S7-1200系列PLC,实现速度和油压的闭环控制。当制动闸缓慢开闸后，利用首绳两端的张力差使罐笼缓慢提升（罐笼侧偏轻）到井口或缓慢下降（罐笼侧偏重）到井中的某一中段，从而保证人员或重要物资不会被长时间的困在罐笼内。
  
  2、 环境条件要求
  
  海拔高度不超过1000米；  
  环境温度应在-5℃～+40℃内，而且在24h内的平均温度应不超过+35℃；  
  环境相对湿度在最高温度为+40℃时不超过50%。在较低温度时，允许有较高的相对湿度，对由于温度变化偶尔产生的凝露应采取特殊的措施； 
  不得使用在有爆炸性气体、或强磁场环境中；  
  空气中不得含有过量的尘埃、酸和盐，也不得含有过量的腐蚀及破坏绝缘的介质；  
  应安装在没有水和其他液体浸淋的场所；  
  应安装在室内坚固的基座上，无剧烈振动和机械冲击；  
  垂直安装的倾斜度不得超过5°； 
  污染等级为2 级。
  
  3、电源条件要求
  
  电控设备的交流供电电源质量应符合GB/T 3797-2005中4.2.5的规定；  
  供电电压波动范围±10%；
  
  4、系统组成
  
  系统主要由电控操作台和液压站两部分组成，如下表所示：

  

  二、提升机应急提升系统电控部分说明

  
  1、可编程控制器简介
  
  本电控系统使用SIEMENS公司的S7系列PLC。S7系列PLC是模块化的PLC系统，有着大范围的各种功能模块可以很好的满足和适应自动控制任务。它采用了简单实用的分散式结构和多界面的网络能力，使得应用十分灵活。在本系统中我们主要使用了以下几种类型的模板。
  
  (1)CPU模板：可编程序控制器的中央处理单元，通过其本身具备的接口，既可以实现多CPU之间的网络连接，也可实现与触摸屏、上位工控机的通讯等功能。
  
  (2)数字量输入模板：将外部开关量的动作信号转化为CPU 能够处理的电平信号，对各开关量信号状态进行检测，为程序执行提供依据。
  
  (3)数字量输出模板：将CPU输出的电平信号变换为控制对象所需的工作电平，控制执行机构工作。
  
  (4)模拟量输入模板：将来自过程的模拟量信号转换为PLC可以处理的数字量信号，供CPU在执行程序时调用。模拟量信号可以是电压信号、电流信号或测温元件PT100信号等。
  
  (5)模拟量输出模板：将CPU处理过的数字量信号变换为过程所需的电压、电流等模拟量信号。
  
  2、设备特点
  
  采用Siemens S7系列PLC配合MCGS触摸屏，使控制逻辑更灵活，系统更简单，控制精度更高，保证系统的稳定且可靠的运行；  
  系统配有UPS电源，为电控系统提供稳定的供电电源，UPS电池外置，在全矿停电的情况下，可满足系统正常运行30分钟左右。此续航时间可根据用户的需要定制；  
  使用高精度温度传感器实时监测闸盘温度，当温度高于设定的保护值时，系统会自动抱闸，停止运行，防止闸盘过热导致闸盘变形和制动力下降，从而避免二次事故的发生；  
  用PLC的模拟量模块采集液压系统的压力传感器信号，实时读取工作压力的大小，实现压力和速度的闭环控制；  
  用PLC的数字量模块检测液压站的轻故障信号，如液位的高低等，及时发现系统中存在的故障，并通过触摸屏显示出来；  
  系统配有急停按钮，可在必要时按下急停按钮对提升机进行紧急制动，同时也可以将主控系统的急停按钮接入本系统，使系统的保护更完善；  
  PLC内部可实现多项安全保护，如超速保护、闸盘过温保护、制动油压过压保护、急停保护、液压站液位保护等；  
  控制台上配置台湾威纶触摸屏，实时显示提升机的运行状态和各项控制参数，让操作人员操作时更得心应手；  
  系统最高速度不超过1.0m/s，具有手动和自动两种工作方式，手动方式下速度调节范围为0m/s-1.0m/s，自动方式下速度预设范围为0.5m/s-1.0m/s；
  3、操作方法
  
  系统共有两种操作方式，自动和手动。
  
  手动方式下的操作步骤：
  
  ① 关闭主油管上的截止阀，打开备用液压站油管上的截止阀；  
  ② 转动钥匙旋钮选择手动工作方式；  
  ③ 按下启动按钮启动液压站油泵，并转动开闸控制钥匙旋钮到允许开闸位，接通闸给定回路；  
  ④ 旋转闸给定电位计控制压力缓慢上升，直至提升机开始转动，通过手动控制压力的大小来调节提升机的运行速度；  
  ⑤ 罐笼到位后按下停车按钮或直接将电位计旋转到零位将提升机停止；  
  ⑥ 将开闸控制旋钮转到禁止开闸位，按下停止油泵按钮将油泵停止；  
  ⑦ 将第①步的截止阀恢复原位；
  
  至此，一次手动方式的应急提升过程结束。
  
  自动方式下的操作步骤：
  
  ① 关闭主油管上的截止阀，打开备用液压站油管上的截止阀；  
  ② 转动钥匙旋钮选择自动工作方式；  
  ③ 按下启动按钮启动液压站油泵，并转动开闸控制钥匙旋钮到允许开闸位，接通闸给定回路；  
  ④ PLC程序自动给出闸给定信号，闸给定信号缓慢上升，油压缓慢上升，直至提升机开始转动，之后程序根据预设的速度值自动控制压力上升或下降，以使运行速度与预设速度相一致；  
  ⑤ 罐笼到位后按下停车按钮将提升机停止；  
  ⑥ 将开闸控制旋钮转到禁止开闸位，按下停止油泵按钮将油泵停止； 
  ⑦ 将第①步的截止阀恢复原位；
  
  至此，一次自动方式的应急提升过程结束。
  4、安全保护说明
  
  安全保护的分类：安全保护分为二类：一类，严重故障，出现此类故障后立即断开安全回路实施安全制动，同时报警蜂鸣器响；二类，为轻故障，如果在提升机运行中出现此类故障，报警蜂鸣器响，允许本次运行至结束，本次运行结束后不维修好不能再次开车；
  
  安全保护的描述
  
  1）严重故障
  
  超速故障：运行速度-设定速度≥0.5m/s即报超速故障；  
  制动油压高故障：实际油压值超过设定的保护值即报超速故障，设定值大小依据实际的工作压力确定；  
  控制连锁：可从主控系统取一个允许运行的信号至本系统，无此信号侧系统不允许运行；  
  急停：急停按钮被按下； 
  闸盘超温故障：检测到闸盘温度达到设定的保护值，过温故障保护值为70℃； 
  溜车故障：在未开闸状态下检测到提升机有速度信号；
  
  2）轻故障
  
  液位低：液压站内的液位油液位偏低；  
  液位高：液压站内的液位油液位偏高；  
  闸盘超温报警：检测到闸盘温度达到设定的保护值，过温报警保护值比过温故障保护值低5℃；
  三、提升机应急提升系统液压部分说明
  
  该液压站为单泵、单控制阀组液压系统，由液压及其电气控制系统组成，与主控系统完全独立。
  
  1、 液压站的技术参数
  
  额定工作油压：≤14MPa  
  油泵最大总流量：2.2L/min  
  油箱容积：100L  
  油泵电机：0.75KW、1400r/min、AC220V  
  液压油牌号：32＃抗磨液压油  
  工作油温：≤70℃
  
  2、液压站的系统组成和工作原理
  
  系统组成：
  
  (1) 油源部分：油源部分由电机、油泵及吸油过滤器、管接头等组成。为系统提供P=0－14MPa,Q=2.2L/min的压力油源。  
  (2) 集油装置:集油路装置由集油块、高压过滤器、比例阀、溢流阀、电磁换向阀、球阀、管接头、数显压力变送器等组成，符合煤安规程要求的并联冗余回油通道。
  
  工作原理：按电机接线盒内的要求接好线后，启动油泵电机，油泵输出的油液通过高压过滤器到比例溢流阀的压力口，从溢流口回油箱，数显压力表显示系统油压值，改变可调闸的电压信号实现油压的升高或降低，从而控制闸的制动力矩以获得可控的运行速度。
  
  3、液压站的调试
  
  （1）液压站在出厂及现场使用前均应进行调试，调试前应清洗油箱，管路。油箱内按量注入规定牌号的液压油，将液压站出口按需要接上负载。  
  （2）按电机接线盒内的要求接线，注意电压等级。  
  （3）液压站应在14MPa（工厂调试值）条件下进行调试。
  
  将叠加溢流阀压力调节螺钉背紧螺母松开，压力调节螺钉逆时针退回，启动电机，电磁阀全通电，此时压力表只有残压，输入DC6～7V可调闸信号，叠加溢流阀调节螺钉顺时针慢慢旋进，观察数显压力表，系统压力随调节慢慢升高直至14MPa，将调节螺钉背紧螺母锁紧，此压力作为系统安全压力限定，改变可调闸信号，压力随之改变。现场实际需要工作压力可通过可调闸信号给定。
  
  4、液压站常见故障处理
  
  油泵启动后，油压表无压显示。
  
  （1）溢流阀芯被卡住，清洗阀芯。  
  （2）电磁阀卡断电位或未得电，清洗电磁阀或排除电气故障。  
  （3）泵损环，换泵。
  
  油泵运转正常，油压可升到某一值，但不可调节。
  
  （1）溢流阀芯被卡住，清洗阀芯。  
  （2）泵损环，换泵。  
  （3）各阀及管接头有泄漏，检查出泄漏点换密封。  
  （4）油泵抽入空气，检查进油管路，检查油位。
  
  油泵运转正常，出现噪音和振动。
  
  （1）油泵吸入空气，检查油位，油泵进油口接头，油泵轴密封处是否有漏气现象。更换密封。  
  （2）油泵损坏，更换油泵。  
  （3）油粘度过高，油温太低，加热油到100C以上。