礦用提升機(jī)是礦山的重要設(shè)備之一，又是聯(lián)系井下與地面的主要運(yùn)輸工具，主要用于煤礦、金屬礦和非金屬礦中提升煤炭、礦石等，升降人員，下放材料，工具和設(shè)備。礦用提升機(jī)與空壓機(jī)、通風(fēng)和排水設(shè)備組成礦井的四大固定設(shè)備，是一套復(fù)雜的機(jī)械—電氣機(jī)組。
  
  在提升機(jī)系統(tǒng)中，電控系統(tǒng)根據(jù)提升機(jī)機(jī)械和電氣方面，為提高提升機(jī)安全運(yùn)行的可靠性設(shè)計了很多必要的保護(hù)功能。以下是我司在提升機(jī)電控系統(tǒng)中設(shè)置的保護(hù)內(nèi)容，也是市場上大部分提升機(jī)電控生產(chǎn)廠家應(yīng)該具備的保護(hù)內(nèi)容。安全保護(hù)可分為主回路保護(hù)、速度保護(hù)、位置方向、急停通訊、其他保護(hù)等。

一、主回路保護(hù)

1、高壓合閘故障

  
  檢測高壓柜合閘狀態(tài)是否與所需狀態(tài)相同，該投入的高壓柜是否合閘，不該投入的高壓柜是否分閘。

2、主回路電流保護(hù)

  該保護(hù)主要針對控制對象是直流電機(jī)的情況，在主回路中一般都會配套直流快速開關(guān)。一般分?jǐn)嚯娏髟O(shè)置為直流電機(jī)額定電流的1.8倍。在投入使用前，必須對快開分?jǐn)嚯娏鬟M(jìn)行整定。已確定分?jǐn)嚯娏鞯臏?zhǔn)確性。

3、裝置啟動故障

指傳動系統(tǒng)的裝置（變頻器或直流調(diào)速裝置）未啟動。

4、裝置故障  

  指傳動系統(tǒng)的裝置自身報出故障。一般在裝置的用戶操作面板上都會顯示以F打頭的一個代碼。可參考相應(yīng)的用戶手冊對故障進(jìn)行分析判斷處理。

5、主回路接地故障 

  檢測主回路與大地之間的絕緣值。當(dāng)絕緣值降低時，表示電機(jī)與大地之間的絕緣值降低，需用搖表對主電機(jī)或電纜測量大約的絕緣電阻值進(jìn)行分析判斷，找出絕緣值較低的部位，進(jìn)行處理。

6、主電機(jī)過載  

  電機(jī)運(yùn)行電流大于電機(jī)額定電流1.5倍經(jīng)1S延時后，故障被觸發(fā)?？筛鶕?jù)現(xiàn)場情況適當(dāng)調(diào)整過流電流保護(hù)值和延時時間。原則上不大于電機(jī)額定電流的1.8倍。（如市場上的主流直流電機(jī)都具備2倍電機(jī)額定電流過載60秒能力）需要注意的是，保護(hù)電流越大，延時時間應(yīng)越短。類似高壓做的電流反時限保護(hù)曲線。

7、 主電機(jī)過流  

  電機(jī)運(yùn)行電流大于電機(jī)額定電流1.5倍經(jīng)0.1秒延時后，故障被觸發(fā)?？筛鶕?jù)現(xiàn)場情況適當(dāng)調(diào)整過流電流保護(hù)值。

8、主電機(jī)溫度過高

通過主電機(jī)配套的PT100，檢測主電機(jī)當(dāng)前的溫度，是否超過設(shè)定值。該設(shè)定值與電機(jī)制造的絕緣等級和允許的溫升標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)。

二、速度保護(hù)

  
  絞車系統(tǒng)中會有很多能夠測量速度的器件，如編碼器、測速機(jī)、傳動裝置等，控制系統(tǒng)可對運(yùn)行全程實現(xiàn)速度控制及速度檢測，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有超速或者測速器件之間存在速度偏差時，應(yīng)立即實現(xiàn)安全制動。主要的保護(hù)有以下方面：

1、裝置速度等速超速

  
  控制系統(tǒng)通過模擬量讀取或者通訊的方式，采集到傳動裝置反饋的速度信號，根據(jù)規(guī)程，速度超過額定速度的15%，應(yīng)立即實現(xiàn)安全制動。

2、保護(hù)測速機(jī)等速超速

  
  控制系統(tǒng)通過讀取測速機(jī)反饋的實時速度，與設(shè)定的速度保護(hù)值相比較，若超過速度保護(hù)值，則應(yīng)立刻采取安全制動。
  
  需要注意的是，目前PLC模擬量一般都只能接受0-±10VDC信號，而測速機(jī)反饋的信號一般都在60-220VDC之間，所以都會有電壓轉(zhuǎn)換板，將高電壓轉(zhuǎn)換成PLC能夠識別的標(biāo)準(zhǔn)電壓信號的電路板，要求這種電路板的可靠性非常高。

3、編碼器等速超速

  
  目前標(biāo)準(zhǔn)的提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)內(nèi)均在滾筒非傳動端、電機(jī)、天輪處安裝有編碼器，通過采集單位時間內(nèi)的脈沖數(shù)，來計算絞車的實時速度。當(dāng)超過速度保護(hù)值，則應(yīng)立刻采取安全制動。

4、硬件等速超速

  
  除了PLC內(nèi)部程序邏輯能夠判斷速度保護(hù)，外部硬件也同樣應(yīng)有一套超速保護(hù)回路，能夠獨立判斷出當(dāng)前速度是否超過系統(tǒng)允許的速度。若超過速度保護(hù)值，則應(yīng)立刻采取安全制動。

5、包絡(luò)線超速

  
  包絡(luò)線是一條在PLC內(nèi)部根據(jù)罐籠當(dāng)前位置距停車點距離計算出的動態(tài)的速度保護(hù)值，不管是加速段、等速段還是減速段、爬行段都能起到速度保護(hù)的作用，正常情況下實際運(yùn)行速度應(yīng)被這條包絡(luò)線包裹，同一時刻一直低于包絡(luò)線。

6、定點超速

  
  罐籠距井口距離比較近的地方，速度要求不能超過2米/秒，這個位置一般是距停車點5米的位置。當(dāng)在此位置時，速度超過2米/秒，則應(yīng)立刻采取安全制動。

7、裝置測速機(jī)速度超差

  
  裝置反饋的速度與測速機(jī)反饋的速度偏差大于0.5米/秒時，說明有一個測速源可能不可靠，應(yīng)立刻采取安全制動。

8、裝置編碼器速度超差

  
  裝置反饋的速度與編碼器反饋的速度偏差大于0.5米/秒時，說明有一個測速源可能不可靠，應(yīng)立刻采取安全制動。

9、測速機(jī)編碼器速度超差

  
  測速機(jī)反饋的速度與編碼器反饋的速度偏差大于0.5米/秒時，說明有一個測速源可能不可靠，應(yīng)立刻采取安全制動。

10、減速延時超速

  
  系統(tǒng)減速時，應(yīng)按照一定的速度曲線減速，過了減速點后，可以利用一定時間后的速度采樣與期望的速度值進(jìn)行比較，如果當(dāng)前速度比計劃內(nèi)速度高，則應(yīng)采取安全制動。

11、編碼器速度超差

  
  根據(jù)《規(guī)程》要求，電控系統(tǒng)中至少要求配套兩只獨立工作的編碼器，因此兩只編碼器之間，也應(yīng)有速度比較，來排除不能正常工作的編碼器，若兩只編碼器的速度偏差大于0.5米/秒時，說明有一個編碼器可能不可靠，應(yīng)立刻采取安全制動。

12、液壓站啟動故障

在絞車有一定速度的時候，液壓站應(yīng)一直處于開啟狀態(tài)，否則則認(rèn)為液壓站啟動故障，應(yīng)采取安全制動。

三、位置與方向保護(hù)

  
  控制系統(tǒng)有很多方向信號和位置信號，如選擇的方向、運(yùn)行的方向，主從編碼器計算的罐籠/箕斗所在位置，提升容器在井筒中的實際位置等。這些信號均有相關(guān)保護(hù)。如下：

1、編碼器位置超差

  
  編碼器是在系統(tǒng)中作為采集滾筒轉(zhuǎn)動圈數(shù)，計算速度和容器運(yùn)行深度的重要器件，一般都對跟隨電機(jī)和滾筒高速旋轉(zhuǎn)。其在長期旋轉(zhuǎn)過程中，難免會有聯(lián)軸節(jié)松動或頂死松動，造成編碼器丟轉(zhuǎn)或不轉(zhuǎn)的情況，因此兩只編碼器所計算出的提升容器運(yùn)行位置信號的比較就非常重要。當(dāng)兩只編碼器計算的深度超過一定數(shù)值時，應(yīng)采取安全制動。可根據(jù)實際運(yùn)行情況，設(shè)置該保護(hù)值數(shù)值。數(shù)值越小，保護(hù)越靈敏，同時也越容易保護(hù)制動。

2、井筒上、下過卷保護(hù)

  
  在井筒中上下停車位置以上/以下0.5米處安裝行程開關(guān)，作為罐籠過卷保護(hù)。開關(guān)動作，即認(rèn)為罐籠已運(yùn)行至過卷位置，應(yīng)立即采取一級制動，閘死滾筒。

3、編碼器上、下過卷保護(hù)

  
  利用編碼器計算出提升容器所在的停車位置，在此基礎(chǔ)上延伸0.5米距離，用該值與容器實際位置值進(jìn)行比較，當(dāng)實際位置值超過該保護(hù)值，則應(yīng)立即采取一級制動，閘死滾筒。

4、牌坊上、下過卷保護(hù)

  
  與井筒相同，在牌坊上下停車位置以上/以下0.5米處安裝行程開關(guān)，即認(rèn)為罐籠已運(yùn)行至過卷位置，應(yīng)立即采取一級制動，閘死滾筒。

5、錯向保護(hù)

  
  錯向保護(hù)包含兩種意義上的保護(hù)，一種是選擇方向與實際運(yùn)行方向相反，另一種是停車時罐籠位置與上次停車罐籠位置之差過大。如若出現(xiàn)以上兩種情況，則應(yīng)實施安全制動。

6、溜車保護(hù)

  
  溜車保護(hù)指的是絞車在停車過程中，并未選擇方向，但卻有運(yùn)行速度。則應(yīng)實施安全制動。

7、斷軸保護(hù)

  
  單繩纏繞的提升機(jī)，一般都會設(shè)置牌坊，牌坊上的游標(biāo)會跟隨傳動絲杠轉(zhuǎn)動，上下游走，給絞車司機(jī)模擬指示罐籠實際運(yùn)行位置。因此為防止游動絲杠斷裂，造成游標(biāo)靜止不動，在牌坊的轉(zhuǎn)動絲杠下方會安裝一圈不連續(xù)的磁鐵，再在附近不轉(zhuǎn)動的位置安裝一個到兩個接近開關(guān)，電控系統(tǒng)一直監(jiān)視著這兩個接近開關(guān)的狀態(tài)，時通時斷。如果一定時間內(nèi)，開關(guān)的狀態(tài)保持不變，則系統(tǒng)認(rèn)為斷軸保護(hù)生效，實施安全制動。
  
  需要注意的是該保護(hù)與系統(tǒng)運(yùn)行速度有一定閉鎖關(guān)系，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行速度較低時，開關(guān)狀態(tài)可能在保護(hù)延時的時間內(nèi)不起作用。

四、通訊、急停保護(hù)

  
  該類保護(hù)值的是系統(tǒng)中，判斷PLC之間，與PLC通訊的模塊，之間的通訊是否正常，以及系統(tǒng)中各個位置的急停按鈕狀態(tài)的采集。常見的有以下故障：

1、操作臺急停

  
  檢測操作臺急停按鈕的狀態(tài)，是否被按下，如果被按下，則應(yīng)實施安全制動。

2、信號急停

  
  檢測信號系統(tǒng)是否發(fā)出急停信號，如果有急停信號，則應(yīng)立即實施安全制動。

3、從PLC安全

  
  目前，市場上的提升機(jī)電控系統(tǒng)邏輯控制器均要求為雙套獨立的PLC邏輯控制器，各自有獨立的安全回路邏輯判斷，故從PLC也應(yīng)輸出一個安全繼電器在硬件上和軟件上均監(jiān)視主PLC的安全回路。一旦從PLC的安全回路分?jǐn)啵瑧?yīng)如同主PLC安全回路分?jǐn)嘁粯?，實施安全制動?

4、通訊故障

雙套PLC之間均采用通訊的方式交換數(shù)據(jù)，一旦通訊失效，很多關(guān)鍵參數(shù)無法交換，將影響提升機(jī)運(yùn)行的安全，因此兩個PLC之間的通訊是否正常也是安全保護(hù)里的一項重要檢測要求。一旦通訊中斷，則應(yīng)分?jǐn)喟踩芈?，實施安全制動?

五、其他保護(hù)

  
  提升機(jī)控制系統(tǒng)是個非常復(fù)雜的系統(tǒng)，除了正常運(yùn)行的狀況，有時還存在檢修閘，調(diào)繩等特殊狀態(tài)。運(yùn)行在這些狀態(tài)時，相關(guān)的保護(hù)也非常重要。否則可能造成墜罐等嚴(yán)重的后果。

1、閘檢修有速

  
  由于提升機(jī)經(jīng)常處于轉(zhuǎn)動-停止的循環(huán)中，在停止運(yùn)行時，閘瓦需要緊緊抱死閘盤，在運(yùn)行時又需要松開閘盤，因此需要經(jīng)常對閘間隙進(jìn)行調(diào)整。在調(diào)閘的過程中，是不允許提升機(jī)運(yùn)行的。因此在選擇了液壓站檢修方式后，松閘的過程中，需要檢測提升機(jī)滾筒是否有轉(zhuǎn)動速度，當(dāng)檢測到有轉(zhuǎn)動趨勢時，應(yīng)立即取消閘檢修方式，并報警，實時安全制動，禁止閘檢修工作狀態(tài)，直至排查出問題后，恢復(fù)正產(chǎn)，才允許繼續(xù)以這種方式開閘。

2、傳動使能、解封斷線

  
  當(dāng)邏輯控制系統(tǒng)對傳動系統(tǒng)發(fā)出命令，要求傳動系統(tǒng)開始輸出電壓電流的時候，傳動系統(tǒng)應(yīng)立即跟隨命令。有時候由于某種原因，傳動系統(tǒng)并未輸出電壓電流，則有可能是并未接收到啟動命令。這種情況下，開閘是非常危險的事情，因此檢測傳動系統(tǒng)是否處于使能、解封狀態(tài)就非常重要。如果邏輯控制系統(tǒng)已發(fā)出使能、解封命令，但傳動系統(tǒng)并未返回相應(yīng)命令，則應(yīng)立即實施安全制動。

3、解封故障

  
  在邏輯控制系統(tǒng)未向傳動系統(tǒng)發(fā)出動作命令，而傳動系統(tǒng)已輸出電壓電流的時候，系統(tǒng)將認(rèn)為解封信號出現(xiàn)了故障，應(yīng)立即實施安全制動。

4、過電壓、欠電壓故障

根據(jù)國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局和國家煤礦安全監(jiān)察局發(fā)布的《煤礦安全規(guī)程》（2016版）第四百二十三條規(guī)定，對提升機(jī)電控系統(tǒng)具有欠電壓保護(hù)的功能。當(dāng)控制系統(tǒng)某個回路（交直流）電壓波動，引起繼電器吸合不可靠等故障時，這種故障就非常難以察覺。因此要求系統(tǒng)中能夠檢測控制系統(tǒng)中關(guān)鍵的電壓是否處于正常值。

當(dāng)發(fā)現(xiàn)電壓高于或低于正常值一定范圍時，要求欠壓保護(hù)系統(tǒng)立即發(fā)出聲光報警，并進(jìn)行安全制動。

5、調(diào)繩時游動滾筒有速

  
  某些提升機(jī)屬于雙筒纏繞式提升機(jī)，運(yùn)行一段時間后，鋼絲繩發(fā)生變化，需要通過調(diào)繩工藝，將兩個滾筒的鋼絲繩調(diào)整至滿足使用要求。在調(diào)繩的時候，必須先將游動滾筒的地鎖鎖死，在機(jī)械上防止調(diào)繩過程中游動滾筒發(fā)生轉(zhuǎn)動。在電氣上也需要對游動滾筒是否發(fā)生過轉(zhuǎn)動進(jìn)行檢測，一旦發(fā)現(xiàn)在調(diào)繩過程中游動滾筒發(fā)生了轉(zhuǎn)動，應(yīng)立即分?jǐn)喟踩芈?，并聲光提示，進(jìn)行安全制動。