礦用提升機是礦山的重要設備之一，又是聯系井下與地面的主要運輸工具，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，工具和設備。礦用提升機與空壓機、通風和排水設備組成礦井的四大固定設備，是一套復雜的機械—電氣機組。
  
  在提升機系統中，電控系統根據提升機機械和電氣方面，為提高提升機安全運行的可靠性設計了很多必要的保護功能。以下是我司在提升機電控系統中設置的保護內容，也是市場上大部分提升機電控生產廠家應該具備的保護內容。安全保護可分為主回路保護、速度保護、位置方向、急停通訊、其他保護等。

一、主回路保護

1、高壓合閘故障

  
  檢測高壓柜合閘狀態是否與所需狀態相同，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

  該保護主要針對控制對象是直流電機的情況，在主回路中一般都會配套直流快速開關。一般分斷電流設置為直流電機額定電流的1.8倍。在投入使用前，必須對快開分斷電流進行整定。已確定分斷電流的準確性。

3、裝置啟動故障

指傳動系統的裝置（變頻器或直流調速裝置）未啟動。

4、裝置故障  

  指傳動系統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。可參考相應的用戶手冊對故障進行分析判斷處理。

5、主回路接地故障 

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

6、主電機過載  

  電機運行電流大于電機額定電流1.5倍經1S延時后，故障被觸發。可根據現場情況適當調整過流電流保護值和延時時間。原則上不大于電機額定電流的1.8倍。（如市場上的主流直流電機都具備2倍電機額定電流過載60秒能力）需要注意的是，保護電流越大，延時時間應越短。類似高壓做的電流反時限保護曲線。

7、 主電機過流  

  電機運行電流大于電機額定電流1.5倍經0.1秒延時后，故障被觸發。可根據現場情況適當調整過流電流保護值。

8、主電機溫度過高

通過主電機配套的PT100，檢測主電機當前的溫度，是否超過設定值。該設定值與電機制造的絕緣等級和允許的溫升標準有關。

二、速度保護

  
  絞車系統中會有很多能夠測量速度的器件，如編碼器、測速機、傳動裝置等，控制系統可對運行全程實現速度控制及速度檢測，當發現有超速或者測速器件之間存在速度偏差時，應立即實現安全制動。主要的保護有以下方面：

1、裝置速度等速超速

  
  控制系統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，根據規程，速度超過額定速度的15%，應立即實現安全制動。

2、保護測速機等速超速

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

3、編碼器等速超速

  
  目前標準的提升機電氣控制系統內均在滾筒非傳動端、電機、天輪處安裝有編碼器，通過采集單位時間內的脈沖數，來計算絞車的實時速度。當超過速度保護值，則應立刻采取安全制動。

4、硬件等速超速

  
  除了PLC內部程序邏輯能夠判斷速度保護，外部硬件也同樣應有一套超速保護回路，能夠獨立判斷出當前速度是否超過系統允許的速度。若超過速度保護值，則應立刻采取安全制動。

5、包絡線超速

  
  包絡線是一條在PLC內部根據罐籠當前位置距停車點距離計算出的動態的速度保護值，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的作用，正常情況下實際運行速度應被這條包絡線包裹，同一時刻一直低于包絡線。

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。當在此位置時，速度超過2米/秒，則應立刻采取安全制動。

7、裝置測速機速度超差

  
  裝置反饋的速度與測速機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，應立刻采取安全制動。

9、測速機編碼器速度超差

  
  測速機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，應立刻采取安全制動。

10、減速延時超速

  
  系統減速時，應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行比較，如果當前速度比計劃內速度高，則應采取安全制動。

11、編碼器速度超差

  
  根據《規程》要求，電控系統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，液壓站應一直處于開啟狀態，否則則認為液壓站啟動故障，應采取安全制動。

三、位置與方向保護

  
  控制系統有很多方向信號和位置信號，如選擇的方向、運行的方向，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。這些信號均有相關保護。如下：

1、編碼器位置超差

  
  編碼器是在系統中作為采集滾筒轉動圈數，計算速度和容器運行深度的重要器件，一般都對跟隨電機和滾筒高速旋轉。其在長期旋轉過程中，難免會有聯軸節松動或頂死松動，造成編碼器丟轉或不轉的情況，因此兩只編碼器所計算出的提升容器運行位置信號的比較就非常重要。當兩只編碼器計算的深度超過一定數值時，應采取安全制動。可根據實際運行情況，設置該保護值數值。數值越小，保護越靈敏，同時也越容易保護制動。

2、井筒上、下過卷保護

  
  在井筒中上下停車位置以上/以下0.5米處安裝行程開關，作為罐籠過卷保護。開關動作，即認為罐籠已運行至過卷位置，應立即采取一級制動，閘死滾筒。

3、編碼器上、下過卷保護

  
  利用編碼器計算出提升容器所在的停車位置，在此基礎上延伸0.5米距離，用該值與容器實際位置值進行比較，當實際位置值超過該保護值，則應立即采取一級制動，閘死滾筒。

4、牌坊上、下過卷保護

  
  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，即認為罐籠已運行至過卷位置，應立即采取一級制動，閘死滾筒。

5、錯向保護

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

6、溜車保護

  
  溜車保護指的是絞車在停車過程中，并未選擇方向，但卻有運行速度。則應實施安全制動。

7、斷軸保護

  
  單繩纏繞的提升機，一般都會設置牌坊，牌坊上的游標會跟隨傳動絲杠轉動，上下游走，給絞車司機模擬指示罐籠實際運行位置。因此為防止游動絲杠斷裂，造成游標靜止不動，在牌坊的轉動絲杠下方會安裝一圈不連續的磁鐵，再在附近不轉動的位置安裝一個到兩個接近開關，電控系統一直監視著這兩個接近開關的狀態，時通時斷。如果一定時間內，開關的狀態保持不變，則系統認為斷軸保護生效，實施安全制動。
  
  需要注意的是該保護與系統運行速度有一定閉鎖關系，當系統運行速度較低時，開關狀態可能在保護延時的時間內不起作用。

四、通訊、急停保護

  
  該類保護值的是系統中，判斷PLC之間，與PLC通訊的模塊，之間的通訊是否正常，以及系統中各個位置的急停按鈕狀態的采集。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，是否被按下，如果被按下，則應實施安全制動。

2、信號急停

  
  檢測信號系統是否發出急停信號，如果有急停信號，則應立即實施安全制動。

3、從PLC安全

  
  目前，市場上的提升機電控系統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也應輸出一個安全繼電器在硬件上和軟件上均監視主PLC的安全回路。一旦從PLC的安全回路分斷，應如同主PLC安全回路分斷一樣，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據，一旦通訊失效，很多關鍵參數無法交換，將影響提升機運行的安全，因此兩個PLC之間的通訊是否正常也是安全保護里的一項重要檢測要求。一旦通訊中斷，則應分斷安全回路，實施安全制動。

五、其他保護

  
  提升機控制系統是個非常復雜的系統，除了正常運行的狀況，有時還存在檢修閘，調繩等特殊狀態。運行在這些狀態時，相關的保護也非常重要。否則可能造成墜罐等嚴重的后果。

1、閘檢修有速

  
  由于提升機經常處于轉動-停止的循環中，在停止運行時，閘瓦需要緊緊抱死閘盤，在運行時又需要松開閘盤，因此需要經常對閘間隙進行調整。在調閘的過程中，是不允許提升機運行的。因此在選擇了液壓站檢修方式后，松閘的過程中，需要檢測提升機滾筒是否有轉動速度，當檢測到有轉動趨勢時，應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，直至排查出問題后，恢復正產，才允許繼續以這種方式開閘。

2、傳動使能、解封斷線

  
  當邏輯控制系統對傳動系統發出命令，要求傳動系統開始輸出電壓電流的時候，傳動系統應立即跟隨命令。有時候由于某種原因，傳動系統并未輸出電壓電流，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，因此檢測傳動系統是否處于使能、解封狀態就非常重要。如果邏輯控制系統已發出使能、解封命令，但傳動系統并未返回相應命令，則應立即實施安全制動。

3、解封故障

  
  在邏輯控制系統未向傳動系統發出動作命令，而傳動系統已輸出電壓電流的時候，系統將認為解封信號出現了故障，應立即實施安全制動。

4、過電壓、欠電壓故障

根據國家安全生產監督管理總局和國家煤礦安全監察局發布的《煤礦安全規程》（2016版）第四百二十三條規定，對提升機電控系統具有欠電壓保護的功能。當控制系統某個回路（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。因此要求系統中能夠檢測控制系統中關鍵的電壓是否處于正常值。

當發現電壓高于或低于正常值一定范圍時，要求欠壓保護系統立即發出聲光報警，并進行安全制動。

5、調繩時游動滾筒有速

  
  某些提升機屬于雙筒纏繞式提升機，運行一段時間后，鋼絲繩發生變化，需要通過調繩工藝，將兩個滾筒的鋼絲繩調整至滿足使用要求。在調繩的時候，必須先將游動滾筒的地鎖鎖死，在機械上防止調繩過程中游動滾筒發生轉動。在電氣上也需要對游動滾筒是否發生過轉動進行檢測，一旦發現在調繩過程中游動滾筒發生了轉動，應立即分斷安全回路，并聲光提示，進行安全制動。