礦井提升機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)探討

摘要：礦井提升機(jī)的速度控制是通過調(diào)速控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，結(jié)合調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用，保障礦井提升機(jī)速度控制的可靠性，同時(shí)排除外界因素的干擾?？刂葡到y(tǒng)在礦井提升機(jī)調(diào)速的過程中發(fā)揮重要的作用，提高提升機(jī)的防干擾能力，保障提升機(jī)在礦井作業(yè)中保持合理的速度。文章通過對(duì)礦井提升機(jī)進(jìn)行研究，分析了調(diào)速控制系統(tǒng)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：礦井提升機(jī)；調(diào)速控制系統(tǒng)；速度控制；礦井作業(yè)；變頻技術(shù)；PLC技術(shù) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TD53 文章編號(hào)：1009-2374（2015）13-0168-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.13.084

礦井提升機(jī)調(diào)速的控制系統(tǒng)具有自動(dòng)化的特點(diǎn)，深入應(yīng)用變頻技術(shù)和PLC技術(shù)，全面控制提升機(jī)調(diào)速，促使其滿足礦井作業(yè)的需求，以免超出礦井提升機(jī)的規(guī)定負(fù)載。礦井提升機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，需要符合礦井作業(yè)的實(shí)踐需求，一方面體現(xiàn)調(diào)速控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，另一方面改善礦井提升機(jī)的性能，加強(qiáng)提升機(jī)調(diào)速的控制能力。

1 礦井提升機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

提升機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)在礦井作業(yè)中，應(yīng)該保持靈活便捷的調(diào)節(jié)方式，為了確保提升機(jī)調(diào)速的穩(wěn)定，同時(shí)保障載荷、頻率的科學(xué)性，需要規(guī)劃提升機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，維持提升機(jī)高效率的運(yùn)行狀態(tài)。

1.1 主系統(tǒng)設(shè)計(jì)

礦井提升機(jī)的主系統(tǒng)中的設(shè)備有空氣斷路器、接觸器、變頻器以及電機(jī)等，組成了具有控制作用的主系統(tǒng)。主系統(tǒng)設(shè)計(jì)中引入了變頻控制的理論，目的是確保提升機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定，可以負(fù)擔(dān)礦井作業(yè)中的提升負(fù)荷。主系統(tǒng)設(shè)計(jì)中比較重要的是矢量控制部分，矢量控制的對(duì)象是提升機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)中的變量設(shè)備，如電動(dòng)機(jī)等，嚴(yán)格控制主要變量，根據(jù)礦井提升機(jī)的運(yùn)行實(shí)況提供合理的電源。礦井提升機(jī)調(diào)速主系統(tǒng)中涉及到了報(bào)警設(shè)計(jì)，在礦井提升機(jī)運(yùn)行時(shí)，既可以起到故障報(bào)警的作用，又可以保護(hù)提升機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的安全性，為礦井提升機(jī)提供高級(jí)別的安全防護(hù)。

1.2 PLC控制設(shè)計(jì)

PLC控制設(shè)計(jì)是提升機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，因?yàn)镻LC控制設(shè)計(jì)中涉及到的功能比較多，比較重要的是控制與監(jiān)視，規(guī)范出PLC外接設(shè)備的接線，對(duì)照安裝依據(jù)連接PLC和外接設(shè)備，確保PLC對(duì)提升機(jī)的控制力度，所以在提升機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)中進(jìn)行PLC設(shè)計(jì)。PLC控制設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在三個(gè)方面，分析如下：（1）主令操作，控制提升機(jī)調(diào)速的發(fā)送指令，PLC具有自動(dòng)化的特點(diǎn)，其可根據(jù)礦井的實(shí)況，在PLC的作用下設(shè)計(jì)合理的運(yùn)行速度；（2）保護(hù)監(jiān)控，調(diào)速控制系統(tǒng)不僅要適應(yīng)礦井作業(yè)中提升機(jī)的運(yùn)行，還要利用PLC實(shí)現(xiàn)監(jiān)控保護(hù)，保證提升機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)運(yùn)行的效率；（3）信息監(jiān)測(cè)，PLC在礦井提升機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)內(nèi)，主動(dòng)監(jiān)測(cè)提升機(jī)的性能信息，確保提升機(jī)調(diào)速的準(zhǔn)確性。

1.3 調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

礦井提升機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了安全的運(yùn)行，配合調(diào)速性能并保障提升機(jī)運(yùn)行的準(zhǔn)確性。礦井提升機(jī)運(yùn)行時(shí)，由調(diào)速控制系統(tǒng)完善指令并發(fā)送，所以在提升機(jī)運(yùn)行的整個(gè)過程中，調(diào)速控制系統(tǒng)發(fā)揮重要的作用，而調(diào)速控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，重點(diǎn)考慮保護(hù)措施的應(yīng)用，特別是短路保護(hù)，通過空氣斷路器保護(hù)提升機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的安全性，優(yōu)化調(diào)速控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

2 礦井提升機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)

礦井提升機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)中，最為關(guān)鍵的是上文所述的變頻技術(shù)和PLC技術(shù)，以某礦井提升機(jī)為例，具體分析此兩項(xiàng)技術(shù)在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。

2.1 變頻技術(shù)

變頻技術(shù)是礦井提升機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)中不可缺少的一項(xiàng)，提升機(jī)調(diào)速時(shí)涉及到多項(xiàng)變量，為了降低礦井提升機(jī)調(diào)速時(shí)的能源消耗，利用變頻技術(shù)提供優(yōu)質(zhì)的調(diào)速環(huán)境，促使提升機(jī)適應(yīng)礦井運(yùn)行。變頻技術(shù)的核心是控制電動(dòng)機(jī)的頻率和轉(zhuǎn)速，關(guān)系公式為：n=60f（1-s）/p，n=轉(zhuǎn)速、f=電源頻率、s=轉(zhuǎn)差率、p=極對(duì)數(shù)，通過變頻調(diào)節(jié)裝置控制f，有利于調(diào)節(jié)n和電動(dòng)機(jī)的輸出功率。變頻技術(shù)的應(yīng)用促使電動(dòng)機(jī)在低速狀態(tài)下也能滿足提升機(jī)的運(yùn)行需求，利用平滑的速度調(diào)控提升機(jī)，既可以提高提升機(jī)調(diào)速控制的水平，又可以節(jié)約電動(dòng)機(jī)的工作電能。

2.2 PLC技術(shù)

PLC技術(shù)的融合性強(qiáng)，滿足礦井提升機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的多項(xiàng)需求，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的調(diào)速方式。PLC技術(shù)具有自動(dòng)控制的優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用在調(diào)速控制系統(tǒng)的多個(gè)模塊中，如CPU、信號(hào)等，完善調(diào)速控制系統(tǒng)。例如：PLC技術(shù)在礦井提升機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)初始化到安全保護(hù)的運(yùn)行，提高提升機(jī)調(diào)速的自檢能力，同時(shí)協(xié)助礦井提升機(jī)的故障診斷，保護(hù)提升機(jī)的安全性。PLC技術(shù)應(yīng)用前期，可以按照礦井提升機(jī)調(diào)速的實(shí)況設(shè)計(jì)仿真實(shí)現(xiàn)，確保PLC技術(shù)適用于礦井調(diào)速。

3 礦井提升機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的改造

結(jié)合礦井提升機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的運(yùn)行，提出幾點(diǎn)改造建議，提高調(diào)速控制系統(tǒng)的性能。以某礦井提升機(jī)為例，分析調(diào)速控制系統(tǒng)的改造點(diǎn)。

3.1 礦井提升機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的參數(shù)

該礦井提升機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)功率為75kW，提供最大的提升速度是2.5m/s，運(yùn)行中的減速比是24∶1，利用轉(zhuǎn)子串電阻進(jìn)行調(diào)速控制。該提升機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的運(yùn)行較為傳統(tǒng)，以變頻調(diào)速為核心設(shè)計(jì)系統(tǒng)改造。

3.2 系統(tǒng)參數(shù)的相關(guān)改進(jìn)

該礦井提升機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)圍繞變頻調(diào)速進(jìn)行參數(shù)改進(jìn)，分析具體的改進(jìn)措施。如：（1）針對(duì)礦井提升機(jī)啟動(dòng)的各個(gè)速度階段，實(shí)行頻率改進(jìn)，結(jié)合變頻調(diào)速裝置，將提升機(jī)速度重新劃分為四個(gè)階段，在提升機(jī)運(yùn)行中提供啟動(dòng)和變化的速度，在變頻調(diào)節(jié)的狀態(tài)下確保提升機(jī)的速度達(dá)到最佳狀態(tài)；（2）規(guī)定提升機(jī)啟動(dòng)和制動(dòng)的頻率是0.2Hz，速度控制的頻率上限是50Hz，利用變頻調(diào)速提供矢量控制，確保該礦井能夠準(zhǔn)確地控制提升機(jī)的速度，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的速度調(diào)節(jié)，改善調(diào)速控制的環(huán)境。

4 結(jié)語

礦井提升機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，利用控制技術(shù)并落實(shí)改造方法，提高提升機(jī)的根本性能，保障提升機(jī)調(diào)速的效率，同時(shí)降低礦井提升機(jī)的能源消耗量。提升機(jī)在礦井作業(yè)中具有很大的發(fā)展?jié)撃埽灾攸c(diǎn)完善提升機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)，促使提升機(jī)適應(yīng)礦井作業(yè)的環(huán)境，體現(xiàn)控制系統(tǒng)在礦井提升作業(yè)中的積極性，提升機(jī)的優(yōu)勢(shì)價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：朱王敏（1984-），男，浙江臨海人，上海地澳自動(dòng)化科技有限公司助理工程師，研究方向：礦山自動(dòng)化。

（責(zé)任編輯：王 波）endprint