ABB闸控系统在同发矿的研究与应用.doc

ABB闸控系统在同发矿的研究与应用一、立项原因及背景 “十一五”是同煤集团坚持重建扩源、资源整合快速推进、煤炭主业快速发展的重要时期。这一时期，集团公司强力推进千万吨级矿井建设，大力发展循环经济，同发东周窑煤业有限公司是集团公司其中的一个大型千万吨矿井，设计年产原煤1000万吨以上。同发的建成是集团公司以科学发展观为指导，以转型发展为主线，以改造提升传统产业、发展壮大新兴产业为主攻方向，加快建设以“循环、低碳、绿色”为特征的世界一流综合能源大集团。建设千万吨矿井是集团公司“重建扩源”的具体实践，是企业战略发展的重大举措，是集团公司实现科学可持续发展的重要途径。煤矿重中之重就是安全，为了煤矿的安全生产集团公司在提升系统上，引用进口最新技术瑞典“ABB矿用提升机闸控系统”。这也是同煤集团首次采用进口提升机闸控系统。液压站制动系统是提升机提升系统的重要部分，该系统工作性能的好坏直接影响到提升机的安全运行，而ABB液压闸控系统比起以往单纯液压站手动给电后利用一系列电磁阀进行制动控制更安全、更完善，能实现人性化自动投入运行，达到提升机平稳、安全、可靠运行。二、研究内容及创新点1、ABB闸控系统的原理及研究内容闸控系统由三大部分构成:包括闸控制系统、液压站系统、闸盘系统。A、ABB闸控系统电控组成闸控的电控组成部分为：CPU、电源、AC800控制器及I/O模块、闸电控继电器、BBC-1闸卡。ABB闸控系统拥有独立的CPU和闸卡单元。且具有后备电池，确保在停电时不会丢失CPU中储存的数据。闸卡单元负责控制液压系统中的各类阀组的工作状态。闸控制系统作为主控系统，通过对采集到的电控及传动等外部信号进行处理，然后给液压站发出控制指令。液压站采用回油控制，当收到闸卡指令后即调整各阀的通断，控制油路的油压，使闸盘根据施闸油压的大小进行敞闸与紧闸。每对闸盘上均设置有传感器，可实时的检查闸盘间隙及压力等。每个阀上均设置有传感器，可通过阀值设置装置方便的对各个液压阀进行设值。 B、 ABB液压站的组成 液压站是液压控制系统中的重要的液压控制单元单元, 液压站主要由柱塞泵( 6 ) 、冷却泵系统(170) 、过滤器( 95) 、单向电磁阀( 32、40) 、电磁溢流阀(132) 、压力表( 14A、14B) 、压力传感器( 76 ) 、节流阀( 9、17 ) 、减压阀(142、16、11、25) 、恒温器(42) 、加热器(41) 、手动球阀、盘型闸、蓄能器( 12) 、远程温控器(98) 、比例控制电磁阀(37) 、电子压力开关(34、35)、油位继电器（36）等组成。系统原理图见附图1所示 ：液压站原理图C、ABB 提升机制动系统的安全制动ABB提升机制动系统具有恒减速和恒力矩两种安全制动模式。恒减速安全制动以制动的减速度恒定为目标,通过自动调节制动力矩,使提升机按照考虑到各种综合因素所设定的减速度制动。集成化和高性能液压站安全可靠的执行控制命令,有效地提高提升机安全制动时的可靠性和安全性,又具有便于维护的特点。恒减速液压站功能特点是在紧急制动工况下，通过闸控系统实现恒减速控制制动，同时保留了原有的恒力矩二级制动性能，可在恒减速控制系统失效时，自动转换为恒力矩二级制动状态，增加了系统的可靠性。 D、ABB液压站的工作原理 ABB液压站系统设计为双独立回油油路，工作油压和制动力矩的调节是由集中安装在阀座上的控制阀在回油油路中控制，ABB液压泵由一个带过载保护的轴塞式变量泵和单速马达组成,轴塞式变量泵用来给液压控制元件提供压力。当松闸时,蓄能器达到最大压力( Pmax = 14. 5 MPa) 。松闸完成以后,液压泵仅需要提供补偿系统能量的损失压力。变量液压泵自动降低流量输出,维持系统压力为Pmax。控制系统通过一个信号控制器给出各种指令,实现连续、光滑的松、施闸。在自动条件下的工作过程如下:当主松闸命令给出时,通过激活控制阀32 和比例调节阀37使工作油压将上升到8. 5 MPa;通过增加比例调节阀37的控制电压,让油压短时间内上升到11 MPa,压力能被减少到一合适的值进行预松闸;当主松闸命令发出一定时间后,通过激活控制阀16使油压上升到最大,让闸完全敞开;当提升容器刚到达停车位置时,通过释放控制阀16使压力下降到11MPa,工作闸进行预贴闸;在停车位置主松闸命令消失时,通过减少比例调节阀37的电压使压力减少到8. 5MPa;油压减少到6. 5MPa后,延时一定时间后,通过短时间释放控制阀132使油压减少到设定水平(安全电路跳闸时最大允许油压) ;两通道控制中的第一个施闸命令到时,比例调节阀37被完全释放,油压将保持在一较低压力;两通道控制中的第二个施闸命令到时,阀32释放,闸压力逐渐减少到零,此时阀132又被激活。液压阀的顺序动作,构成了液压系统自动条件下的下压力- 时间曲线（见附图2所示）,以满足提升系统自动条件下的恒减速制动要求。ABB液压站由高性能集成化的的液压控制元件组成，用阀板直接设置阀值。比国产老式液压站较好的改善了制动性能，操作简单、设值精确有效的提高了提升机的安全性，使提升机安全性和可维护性更进了一步。创新点： 1、斜井应用的液压站没有备用系统，采用两台液压站独立并行运行。同摩擦式提升机相比，缠绕式副斜井提升机的应用要求完全不同。特别是，当拖挂小车空载上行，需要紧急停止时，如何以安全的方式控制闸使拖挂小车停止是非常具有挑战性的。太大的制动力，可能导致拖挂小车摆动；而过小的制动力，不能立即停止拖挂小车。针对这种特殊的缠绕式副斜井提升机应用，太大或太小的制动力都不能有效控制拖挂小车。经过闸制动性能分析和计算，确认制动力必须遵循特殊闸控制逻辑，才能实现上述最危险工况下的安全与稳定制动。如果采用一台液压站来控制所有的闸单元，在以上特殊工况下，将会有潜在风险。只有当两个液压站并行运行时，才可以实现稳定和安全的制动性能。2、闸控制系统的安全回路与提升电控系统安全回路相连，只要两个控制系统有一个不能正常启动，提升机就无法完成就绪状态。一但电控系统出现问题，使安全回路跳闸，闸控系统会立即下达停车命令，液压站收到信号后电磁阀使油路回油，闸盘施闸停车。闸控系统与提升机的电控系统是紧密联系在一起的，两者之间的连锁效应保证了提升系统安全可靠的运行。在紧急停车时，闸控安全回路断开，这时蓄能器给油路提供压力，保证提升机快速平稳的停车。 3、闸控系统在主操作台上设有闸控上位机PANNEL，可以显示闸控系统的故障分析，液压站运行状态，各闸盘状态，对快速鉴定闸控故障提供了直观依据，并且部分故障可进行旁路。 4、系统支持与提升机电控系统、传动系统的闭锁和联动；5、模块化设计，方便扩充和升级； 三应用情况及经济社会效益副斜井提升闸控系统自2011年7月开始安装调试至2011年9月正式投入运行，截止目前，运行情况一直良好。未发生重大设备安全问题。本套系统操作方便，运行可靠，安全系数高；且运行维护简单、故障排查方便快捷，缩短了时间，节省了人力。在煤矿这样特殊行业，运输系统的瘫痪将直接影响生产，影响生产的时间将决定效益的大小，因此快速排查故障，解决隐患，会带来很高的经济效益。四总体性能指标与国内外、集团公司内其他单位技术的比较一般的主控台上没有闸控系统显示，该装置具有直观，明显，随时了解制动闸的工作和事故状态，同时与其他产品相比还具有：1、闸控系统在主操作台上设有闸控上位机PANNEL，可以显示闸控系统的故障分析，液压站运行状态，各闸盘状态；2、模块化设计，方便扩充和升级；3、传感速率快、准确；4、具有旁路故障功能；5、系统支持与提升机电控系统、传动系统的闭锁和联动；五存在的问题及推广应用前