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(jì)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(chǎng)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(cè)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(duì)控制對(duì)象是直流電機(jī)的情況，在主回路中一般都會(huì)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(duì)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(dòng)故障

指?jìng)鲃?dòng)系統(tǒng)的裝置（變頻器或直流調(diào)速裝置）未啟動(dòng)。

4、裝置故障  

  指?jìng)鲃?dòng)系統(tǒng)的裝置自身報(bào)出故障。一般在裝置的用戶操作面板上都會(huì)顯示以F打頭的一個(gè)代碼?？蓞⒖枷鄳?yīng)的用戶手冊(cè)對(duì)故障進(jìn)行分析判斷處理。

5、主回路接地故障 

  檢測(cè)主回路與大地之間的絕緣值。當(dāng)絕緣值降低時(shí)，表示電機(jī)與大地之間的絕緣值降低，需用搖表對(duì)主電機(jī)或電纜測(cè)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(guò)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(shí)后，故障被觸發(fā)?？筛鶕?jù)現(xiàn)場(chǎng)情況適當(dāng)調(diào)整過(guò)流電流保護(hù)值和延時(shí)時(shí)間。原則上不大于電機(jī)額定電流的1.8倍。（如市場(chǎng)上的主流直流電機(jī)都具備2倍電機(jī)額定電流過(guò)載60秒能力）需要注意的是，保護(hù)電流越大，延時(shí)時(shí)間應(yīng)越短。類似高壓做的電流反時(shí)限保護(hù)曲線。

7、 主電機(jī)過(guò)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(shí)后，故障被觸發(fā)。可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況適當(dāng)調(diào)整過(guò)流電流保護(hù)值。

8、主電機(jī)溫度過(guò)高

通過(guò)主電機(jī)配套的PT100，檢測(cè)主電機(jī)當(dāng)前的溫度，是否超過(guò)設(shè)定值。該設(shè)定值與電機(jī)制造的絕緣等級(jí)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(huì)有很多能夠測(cè)量速度的器件，如編碼器、測(cè)速機(jī)、傳動(dòng)裝置等，控制系統(tǒng)可對(duì)運(yùn)行全程實(shí)現(xiàn)速度控制及速度檢測(cè)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有超速或者測(cè)速器件之間存在速度偏差時(shí)，應(yīng)立即實(shí)現(xiàn)安全制動(dòng)。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(guò)模擬量讀取或者通訊的方式，采集到傳動(dòng)裝置反饋的速度信號(hào)，根據(jù)規(guī)程，速度超過(guò)額定速度的15%，應(yīng)立即實(shí)現(xiàn)安全制動(dòng)。

2、保護(hù)測(cè)速機(jī)等速超速

  
  控制系統(tǒng)通過(guò)讀取測(cè)速機(jī)反饋的實(shí)時(shí)速度，與設(shè)定的速度保護(hù)值相比較，若超過(guò)速度保護(hù)值，則應(yīng)立刻采取安全制動(dòng)。
  
  需要注意的是，目前PLC模擬量一般都只能接受0-±10VDC信號(hào)，而測(cè)速機(jī)反饋的信號(hào)一般都在60-220VDC之間，所以都會(huì)有電壓轉(zhuǎn)換板，將高電壓轉(zhuǎn)換成PLC能夠識(shí)別的標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)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(dòng)端、電機(jī)、天輪處安裝有編碼器，通過(guò)采集單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)，來(lái)計(jì)算絞車的實(shí)時(shí)速度。當(dāng)超過(guò)速度保護(hù)值，則應(yīng)立刻采取安全制動(dòng)。

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(dú)立判斷出當(dāng)前速度是否超過(guò)系統(tǒng)允許的速度。若超過(guò)速度保護(hù)值，則應(yīng)立刻采取安全制動(dòng)。

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(diǎn)距離計(jì)算出的動(dòng)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(shí)際運(yùn)行速度應(yīng)被這條包絡(luò)線包裹，同一時(shí)刻一直低于包絡(luò)線。

6、定點(diǎn)超速

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

7、裝置測(cè)速機(jī)速度超差

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

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(shí)，說(shuō)明有一個(gè)測(cè)速源可能不可靠，應(yīng)立刻采取安全制動(dòng)。

9、測(cè)速機(jī)編碼器速度超差

  
  測(cè)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(shí)，說(shuō)明有一個(gè)測(cè)速源可能不可靠，應(yīng)立刻采取安全制動(dòng)。

10、減速延時(shí)超速

  
  系統(tǒng)減速時(shí)，應(yīng)按照一定的速度曲線減速，過(guò)了減速點(diǎn)后，可以利用一定時(shí)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(jì)劃內(nèi)速度高，則應(yīng)采取安全制動(dòng)。

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(dú)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(lái)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(shí)，說(shuō)明有一個(gè)編碼器可能不可靠，應(yīng)立刻采取安全制動(dòng)。

12、液壓站啟動(dòng)故障

在絞車有一定速度的時(shí)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(dòng)故障，應(yīng)采取安全制動(dòng)。

三、位置與方向保護(hù)

  
  控制系統(tǒng)有很多方向信號(hào)和位置信號(hào)，如選擇的方向、運(yùn)行的方向，主從編碼器計(jì)算的罐籠/箕斗所在位置，提升容器在井筒中的實(shí)際位置等。這些信號(hào)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(dòng)圈數(shù)，計(jì)算速度和容器運(yùn)行深度的重要器件，一般都對(duì)跟隨電機(jī)和滾筒高速旋轉(zhuǎn)。其在長(zhǎng)期旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，難免會(huì)有聯(lián)軸節(jié)松動(dòng)或頂死松動(dòng)，造成編碼器丟轉(zhuǎn)或不轉(zhuǎn)的情況，因此兩只編碼器所計(jì)算出的提升容器運(yùn)行位置信號(hào)的比較就非常重要。當(dāng)兩只編碼器計(jì)算的深度超過(guò)一定數(shù)值時(shí)，應(yīng)采取安全制動(dòng)?？筛鶕?jù)實(shí)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(shí)也越容易保護(hù)制動(dòng)。

2、井筒上、下過(guò)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(guò)卷保護(hù)。開關(guān)動(dòng)作，即認(rèn)為罐籠已運(yùn)行至過(guò)卷位置，應(yīng)立即采取一級(jí)制動(dòng)，閘死滾筒。

3、編碼器上、下過(guò)卷保護(hù)

  
  利用編碼器計(jì)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(shí)際位置值進(jìn)行比較，當(dāng)實(shí)際位置值超過(guò)該保護(hù)值，則應(yīng)立即采取一級(jí)制動(dòng)，閘死滾筒。

4、牌坊上、下過(guò)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(guò)卷位置，應(yīng)立即采取一級(jí)制動(dòng)，閘死滾筒。

5、錯(cuò)向保護(hù)

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

6、溜車保護(hù)

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

7、斷軸保護(hù)

  
  單繩纏繞的提升機(jī)，一般都會(huì)設(shè)置牌坊，牌坊上的游標(biāo)會(huì)跟隨傳動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，上下游走，給絞車司機(jī)模擬指示罐籠實(shí)際運(yùn)行位置。因此為防止游動(dòng)絲杠斷裂，造成游標(biāo)靜止不動(dòng)，在牌坊的轉(zhuǎn)動(dòng)絲杠下方會(huì)安裝一圈不連續(xù)的磁鐵，再在附近不轉(zhuǎn)動(dòng)的位置安裝一個(gè)到兩個(gè)接近開關(guān)，電控系統(tǒng)一直監(jiān)視著這兩個(gè)接近開關(guān)的狀態(tài)，時(shí)通時(shí)斷。如果一定時(shí)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(shí)施安全制動(dòng)。
  
  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(shí)，開關(guān)狀態(tài)可能在保護(hù)延時(shí)的時(shí)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(gè)位置的急停按鈕狀態(tài)的采集。常見(jiàn)的有以下故障：

1、操作臺(tái)急停

  
  檢測(cè)操作臺(tái)急停按鈕的狀態(tài)，是否被按下，如果被按下，則應(yīng)實(shí)施安全制動(dòng)。

2、信號(hào)急停

  
  檢測(cè)信號(hào)系統(tǒng)是否發(fā)出急停信號(hào)，如果有急停信號(hào)，則應(yīng)立即實(shí)施安全制動(dòng)。

3、從PLC安全

  
  目前，市場(chǎng)上的提升機(jī)電控系統(tǒng)邏輯控制器均要求為雙套獨(dú)立的PLC邏輯控制器，各自有獨(dú)立的安全回路邏輯判斷，故從PLC也應(yīng)輸出一個(gè)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)?，?yīng)如同主PLC安全回路分?jǐn)嘁粯樱瑢?shí)施安全制動(dòng)。

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(wú)法交換，將影響提升機(jī)運(yùn)行的安全，因此兩個(gè)PLC之間的通訊是否正常也是安全保護(hù)里的一項(xiàng)重要檢測(cè)要求。一旦通訊中斷，則應(yīng)分?jǐn)喟踩芈罚瑢?shí)施安全制動(dòng)。

五、其他保護(hù)

  
  提升機(jī)控制系統(tǒng)是個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)，除了正常運(yùn)行的狀況，有時(shí)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(shí)，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(dòng)-停止的循環(huán)中，在停止運(yùn)行時(shí)，閘瓦需要緊緊抱死閘盤，在運(yùn)行時(shí)又需要松開閘盤，因此需要經(jīng)常對(duì)閘間隙進(jìn)行調(diào)整。在調(diào)閘的過(guò)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(guò)程中，需要檢測(cè)提升機(jī)滾筒是否有轉(zhuǎn)動(dòng)速度，當(dāng)檢測(cè)到有轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，應(yīng)立即取消閘檢修方式，并報(bào)警，實(shí)時(shí)安全制動(dòng)，禁止閘檢修工作狀態(tài)，直至排查出問(wèn)題后，恢復(fù)正產(chǎn)，才允許繼續(xù)以這種方式開閘。

2、傳動(dòng)使能、解封斷線

  
  當(dāng)邏輯控制系統(tǒng)對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)出命令，要求傳動(dòng)系統(tǒng)開始輸出電壓電流的時(shí)候，傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)立即跟隨命令。有時(shí)候由于某種原因，傳動(dòng)系統(tǒng)并未輸出電壓電流，則有可能是并未接收到啟動(dòng)命令。這種情況下，開閘是非常危險(xiǎn)的事情，因此檢測(cè)傳動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)并未返回相應(yīng)命令，則應(yīng)立即實(shí)施安全制動(dòng)。

3、解封故障

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

4、過(guò)電壓、欠電壓故障

根據(jù)國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局和國(guó)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(duì)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(gè)回路（交直流）電壓波動(dòng)，引起繼電器吸合不可靠等故障時(shí)，這種故障就非常難以察覺(jué)。因此要求系統(tǒng)中能夠檢測(cè)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(shí)，要求欠壓保護(hù)系統(tǒng)立即發(fā)出聲光報(bào)警，并進(jìn)行安全制動(dòng)。

5、調(diào)繩時(shí)游動(dòng)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(shí)間后，鋼絲繩發(fā)生變化，需要通過(guò)調(diào)繩工藝，將兩個(gè)滾筒的鋼絲繩調(diào)整至滿足使用要求。在調(diào)繩的時(shí)候，必須先將游動(dòng)滾筒的地鎖鎖死，在機(jī)械上防止調(diào)繩過(guò)程中游動(dòng)滾筒發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。在電氣上也需要對(duì)游動(dòng)滾筒是否發(fā)生過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)在調(diào)繩過(guò)程中游動(dòng)滾筒發(fā)生了轉(zhuǎn)動(dòng)，應(yīng)立即分?jǐn)喟踩芈?，并聲光提示，進(jìn)行安全制動(dòng)。