吴鑫

摘要：本文详细介绍了立井提升机在自动提煤过程中对箕斗余煤情况的监测方法，阐述了通过PLC针对此问题设计的编程思想。此报警程序的设计和应用，进一步保证了提升机的安全高效运行，为煤矿主提升机“无人值守”自动化运行提供了有效的前提保障。

关键词：主提升机；PLC可编程控制器；箕斗卸载

引言

随着煤矿“智慧矿山”概念的提出，建立数字化、智能化、信息化、自动化矿山已经成为发展的必然趋势。《煤矿安全规程》第四百二十八条规定：主要提升装置应当配有正、副司机。自动化运行的专用于提升物料的箕斗提升机，可不配备司机值守，但应当设图像监视并定时巡检。主提升机的“无人值守”意义重大，一是“无人则安，装备换人”的安全效益，二是降低人工成本，减少人员误操作，保证提升系统自动化高效运行的经济效益。要实现主提升机无人值守必须逐步制定和完善提升机监控系统的故障保护机制，提升机箕斗余煤情况的监测便是其中重要的一项保护。

一、概述

1、箕斗余煤原因

主井提升机箕斗卸煤时，往往会因提升的煤炭含水量较大粘度较大、大块物料卡滞、箕斗扇形门未全打开或箕斗因内部磨损等情况，会造成使箕斗卸载不完全而余煤。

2、箕斗余煤后果

如箕斗余煤，则会造成二次装载，从而导致提升机过载跳闸。此时必须安排人员从副井下井至装载硐室，人力将箕斗内多余的煤扒出。如余煤量过大，则需使用手拉葫芦等工具将箕斗扇形门拉开缝隙，慢慢将煤从箕斗放出至井底，如操作不当很容易将主井底防撞梁、梯子间等砸坏，扩大事故。人员在井筒高空作业，危险系数较大，且耗费大量人力物力，影响数个小时生产时间。

如箕斗余煤，提升机过载保护设定值较大，未发生过载跳闸，则会重物超载提升，提升机加减速或制动时，很可能因钢丝绳与滚筒摩擦力不足而造成放大滑，后果更是极其严重。

二、箕斗余煤监测设计理念

提升机箕斗、首绳等完全平衡的理想情况下，空勾提升机空勾运行时，等速段电枢电流应为零。在提煤情况下，等速段电枢电流是完全作用于克服箕斗内存煤的重力势能。根据电动机的运行特性，可建立提升机在等速段电动机电枢电流与定量斗称重信号之间的正比曲线对应关系。如额定每勾提8吨煤，等速段电枢电流为800A。则对应关系为每吨煤电枢电流100A。

定量斗装载完毕且未卸载之前，信号系统PLC将称重信号模拟量传至主控系统PLC，根据对应关系，可计算出理论提升电枢电流值，将该电流理论值与实际值比较求差值，如实际值小于理论值，说明上一勾箕斗卸载时，箕斗内有余煤，导致需克服提煤重力势能减小。

三、箕斗余煤监测设计原理

1、信号系统PLC将定量斗压磁称重信号通过模拟量输出模块以电压信号的形式输出给提升机主控系统PLC的模拟量输入模块。

2、主控PLC将收到的PIW模拟输入量（称重信号）通过对应关系换算为理论电流值MW。

3、将理论电流值减去实际电流值，得出差值，当差值大于设定的报警值，则输出报警。报警值根据实际需要设定。

4、加上前提条件，提煤、两勾二级制动之间（等速段）、延时等，输出报警。

5、报警由主控PLC数字量输出模块至信号PLC数字量输入模块，信号系统收到报警信号后，闭锁下次开车（不再发出动车信号点），闭锁定量斗给煤。手动打点走勾，将余煤卸载后方可进入正常提煤。

四、箕斗余煤监测程序的应用

1、本设计利用提升机现有的信号及电控系统硬件设施，仅增加数芯模拟量及数字量传输信号电缆，无额外投资成本。

2、在实际的应用中需将定量斗称重信号与提升机等速段电枢电流的对应关系，以及在实际应用中设定合适的报警差值，则本程序可准确判断箕斗余煤情况。

3、发生箕斗余煤后，在监控上位机WinCC界面闪动及鸣笛报警，提升绞车司机及检修维护人员，必须进行空勾运行，将箕斗余煤卸凈。

五、结语

1、本设计程序简单有效，解决了由于箕斗煤未卸净导致箕斗余煤，并发生二次装载问题。

2、本设计理念新颖，技术先进，具有很强的实用性和推广价值。

3、下一步可在箕斗卸煤口处增设物料传感器，对卸煤状况进行监测，编入箕斗余煤监测程序，进一步增加程序的准确可靠性。

参考文献

[1]国家安全生产监督管理总局，国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程[M].北京：煤炭工业出版社，2016

[2]寇子明，李玉瑾.矿井提升系统基础理论[M].北京：煤炭工业出版社，2013.

[3] 聂梦雅，付学强. 基于PLC的箕斗余煤监测系统的设计[J]. 煤矿机械. 2014（03）

[4] 唐科.基于PLC主井提升机装卸载保护的设计[J]. 煤炭工程. 2010（06）

（作者单位：上海大屯能源股份有限公司龙东煤矿）