一、提升機應急提升系統概述

  
  1、提升機應急提升系統用途
  
  提升機因機械設備、電氣設備、液壓設備、電源等故障導致系統無法正常運行，且在短時間內無法及時解決問題，造成生產停滯，尤其是在運送人員或其它重要物資的過程中出現此類故障，人員就會被長時間困在罐籠內，造成心理上的恐慌。為了緩解此類事故造成的不良影響，特開發出提升機應急提升系統。
  
  本系統主要由備用液壓站及其電氣控制系統組成，與主控系統完全獨立。液壓站配置有進口比例閥，可實現油壓的連續穩定調節，電氣控制系統采用SIEMENS S7-1200系列PLC,實現速度和油壓的閉環控制。當制動閘緩慢開閘后，利用首繩兩端的張力差使罐籠緩慢提升（罐籠側偏輕）到井口或緩慢下降（罐籠側偏重）到井中的某一中段，從而保證人員或重要物資不會被長時間的困在罐籠內。
  
  2、 環境條件要求
  
  海拔高度不超過1000米；  
  環境溫度應在-5℃～+40℃內，而且在24h內的平均溫度應不超過+35℃；  
  環境相對濕度在最高溫度為+40℃時不超過50%。在較低溫度時，允許有較高的相對濕度，對由于溫度變化偶爾產生的凝露應采取特殊的措施； 
  不得使用在有爆炸性氣體、或強磁場環境中；  
  空氣中不得含有過量的塵埃、酸和鹽，也不得含有過量的腐蝕及破壞絕緣的介質；  
  應安裝在沒有水和其他液體浸淋的場所；  
  應安裝在室內堅固的基座上，無劇烈振動和機械沖擊；  
  垂直安裝的傾斜度不得超過5°； 
  污染等級為2 級。
  
  3、電源條件要求
  
  電控設備的交流供電電源質量應符合GB/T 3797-2005中4.2.5的規定；  
  供電電壓波動范圍±10%；
  
  4、系統組成
  
  系統主要由電控操作臺和液壓站兩部分組成，如下表所示：

  

  二、提升機應急提升系統電控部分說明

  
  1、可編程控制器簡介
  
  本電控系統使用SIEMENS公司的S7系列PLC。S7系列PLC是模塊化的PLC系統，有著大范圍的各種功能模塊可以很好的滿足和適應自動控制任務。它采用了簡單實用的分散式結構和多界面的網絡能力，使得應用十分靈活。在本系統中我們主要使用了以下幾種類型的模板。
  
  (1)CPU模板：可編程序控制器的中央處理單元，通過其本身具備的接口，既可以實現多CPU之間的網絡連接，也可實現與觸摸屏、上位工控機的通訊等功能。
  
  (2)數字量輸入模板：將外部開關量的動作信號轉化為CPU 能夠處理的電平信號，對各開關量信號狀態進行檢測，為程序執行提供依據。
  
  (3)數字量輸出模板：將CPU輸出的電平信號變換為控制對象所需的工作電平，控制執行機構工作。
  
  (4)模擬量輸入模板：將來自過程的模擬量信號轉換為PLC可以處理的數字量信號，供CPU在執行程序時調用。模擬量信號可以是電壓信號、電流信號或測溫元件PT100信號等。
  
  (5)模擬量輸出模板：將CPU處理過的數字量信號變換為過程所需的電壓、電流等模擬量信號。
  
  2、設備特點
  
  采用Siemens S7系列PLC配合MCGS觸摸屏，使控制邏輯更靈活，系統更簡單，控制精度更高，保證系統的穩定且可靠的運行；  
  系統配有UPS電源，為電控系統提供穩定的供電電源，UPS電池外置，在全礦停電的情況下，可滿足系統正常運行30分鐘左右。此續航時間可根據用戶的需要定制；  
  使用高精度溫度傳感器實時監測閘盤溫度，當溫度高于設定的保護值時，系統會自動抱閘，停止運行，防止閘盤過熱導致閘盤變形和制動力下降，從而避免二次事故的發生；  
  用PLC的模擬量模塊采集液壓系統的壓力傳感器信號，實時讀取工作壓力的大小，實現壓力和速度的閉環控制；  
  用PLC的數字量模塊檢測液壓站的輕故障信號，如液位的高低等，及時發現系統中存在的故障，并通過觸摸屏顯示出來；  
  系統配有急停按鈕，可在必要時按下急停按鈕對提升機進行緊急制動，同時也可以將主控系統的急停按鈕接入本系統，使系統的保護更完善；  
  PLC內部可實現多項安全保護，如超速保護、閘盤過溫保護、制動油壓過壓保護、急停保護、液壓站液位保護等；  
  控制臺上配置臺灣威綸觸摸屏，實時顯示提升機的運行狀態和各項控制參數，讓操作人員操作時更得心應手；  
  系統最高速度不超過1.0m/s，具有手動和自動兩種工作方式，手動方式下速度調節范圍為0m/s-1.0m/s，自動方式下速度預設范圍為0.5m/s-1.0m/s；
  3、操作方法
  
  系統共有兩種操作方式，自動和手動。
  
  手動方式下的操作步驟：
  
  ① 關閉主油管上的截止閥，打開備用液壓站油管上的截止閥；  
  ② 轉動鑰匙旋鈕選擇手動工作方式；  
  ③ 按下啟動按鈕啟動液壓站油泵，并轉動開閘控制鑰匙旋鈕到允許開閘位，接通閘給定回路；  
  ④ 旋轉閘給定電位計控制壓力緩慢上升，直至提升機開始轉動，通過手動控制壓力的大小來調節提升機的運行速度；  
  ⑤ 罐籠到位后按下停車按鈕或直接將電位計旋轉到零位將提升機停止；  
  ⑥ 將開閘控制旋鈕轉到禁止開閘位，按下停止油泵按鈕將油泵停止；  
  ⑦ 將第①步的截止閥恢復原位；
  
  至此，一次手動方式的應急提升過程結束。
  
  自動方式下的操作步驟：
  
  ① 關閉主油管上的截止閥，打開備用液壓站油管上的截止閥；  
  ② 轉動鑰匙旋鈕選擇自動工作方式；  
  ③ 按下啟動按鈕啟動液壓站油泵，并轉動開閘控制鑰匙旋鈕到允許開閘位，接通閘給定回路；  
  ④ PLC程序自動給出閘給定信號，閘給定信號緩慢上升，油壓緩慢上升，直至提升機開始轉動，之后程序根據預設的速度值自動控制壓力上升或下降，以使運行速度與預設速度相一致；  
  ⑤ 罐籠到位后按下停車按鈕將提升機停止；  
  ⑥ 將開閘控制旋鈕轉到禁止開閘位，按下停止油泵按鈕將油泵停止； 
  ⑦ 將第①步的截止閥恢復原位；
  
  至此，一次自動方式的應急提升過程結束。
  4、安全保護說明
  
  安全保護的分類：安全保護分為二類：一類，嚴重故障，出現此類故障后立即斷開安全回路實施安全制動，同時報警蜂鳴器響；二類，為輕故障，如果在提升機運行中出現此類故障，報警蜂鳴器響，允許本次運行至結束，本次運行結束后不維修好不能再次開車；
  
  安全保護的描述
  
  1）嚴重故障
  
  超速故障：運行速度-設定速度≥0.5m/s即報超速故障；  
  制動油壓高故障：實際油壓值超過設定的保護值即報超速故障，設定值大小依據實際的工作壓力確定；  
  控制連鎖：可從主控系統取一個允許運行的信號至本系統，無此信號側系統不允許運行；  
  急停：急停按鈕被按下； 
  閘盤超溫故障：檢測到閘盤溫度達到設定的保護值，過溫故障保護值為70℃； 
  溜車故障：在未開閘狀態下檢測到提升機有速度信號；
  
  2）輕故障
  
  液位低：液壓站內的液位油液位偏低；  
  液位高：液壓站內的液位油液位偏高；  
  閘盤超溫報警：檢測到閘盤溫度達到設定的保護值，過溫報警保護值比過溫故障保護值低5℃；
  三、提升機應急提升系統液壓部分說明
  
  該液壓站為單泵、單控制閥組液壓系統，由液壓及其電氣控制系統組成，與主控系統完全獨立。
  
  1、 液壓站的技術參數
  
  額定工作油壓：≤14MPa  
  油泵最大總流量：2.2L/min  
  油箱容積：100L  
  油泵電機：0.75KW、1400r/min、AC220V  
  液壓油牌號：32＃抗磨液壓油  
  工作油溫：≤70℃
  
  2、液壓站的系統組成和工作原理
  
  系統組成：
  
  (1) 油源部分：油源部分由電機、油泵及吸油過濾器、管接頭等組成。為系統提供P=0－14MPa,Q=2.2L/min的壓力油源。  
  (2) 集油裝置:集油路裝置由集油塊、高壓過濾器、比例閥、溢流閥、電磁換向閥、球閥、管接頭、數顯壓力變送器等組成，符合煤安規程要求的并聯冗余回油通道。
  
  工作原理：按電機接線盒內的要求接好線后，啟動油泵電機，油泵輸出的油液通過高壓過濾器到比例溢流閥的壓力口，從溢流口回油箱，數顯壓力表顯示系統油壓值，改變可調閘的電壓信號實現油壓的升高或降低，從而控制閘的制動力矩以獲得可控的運行速度。
  
  3、液壓站的調試
  
  （1）液壓站在出廠及現場使用前均應進行調試，調試前應清洗油箱，管路。油箱內按量注入規定牌號的液壓油，將液壓站出口按需要接上負載。  
  （2）按電機接線盒內的要求接線，注意電壓等級。  
  （3）液壓站應在14MPa（工廠調試值）條件下進行調試。
  
  將疊加溢流閥壓力調節螺釘背緊螺母松開，壓力調節螺釘逆時針退回，啟動電機，電磁閥全通電，此時壓力表只有殘壓，輸入DC6～7V可調閘信號，疊加溢流閥調節螺釘順時針慢慢旋進，觀察數顯壓力表，系統壓力隨調節慢慢升高直至14MPa，將調節螺釘背緊螺母鎖緊，此壓力作為系統安全壓力限定，改變可調閘信號，壓力隨之改變。現場實際需要工作壓力可通過可調閘信號給定。
  
  4、液壓站常見故障處理
  
  油泵啟動后，油壓表無壓顯示。
  
  （1）溢流閥芯被卡住，清洗閥芯。  
  （2）電磁閥卡斷電位或未得電，清洗電磁閥或排除電氣故障。  
  （3）泵損環，換泵。
  
  油泵運轉正常，油壓可升到某一值，但不可調節。
  
  （1）溢流閥芯被卡住，清洗閥芯。  
  （2）泵損環，換泵。  
  （3）各閥及管接頭有泄漏，檢查出泄漏點換密封。  
  （4）油泵抽入空氣，檢查進油管路，檢查油位。
  
  油泵運轉正常，出現噪音和振動。
  
  （1）油泵吸入空氣，檢查油位，油泵進油口接頭，油泵軸密封處是否有漏氣現象。更換密封。  
  （2）油泵損壞，更換油泵。  
  （3）油粘度過高，油溫太低，加熱油到100C以上。