導(dǎo)語：如何才能寫好一篇礦井提升機(jī)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：提升機(jī)多繩摩擦式 發(fā)展方向

中圖分類號(hào)：O741+.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

一 概述

礦井提升系統(tǒng)是礦井運(yùn)輸設(shè)備的重要組成部分，是礦山運(yùn)輸?shù)难屎?。提升機(jī)是礦山的大型固定設(shè)備之一，是聯(lián)系井下與地面的主要運(yùn)輸工具。礦井提升工作是整個(gè)采礦過程中的重要環(huán)節(jié)。礦井提升機(jī)是沿井筒提運(yùn)礦石和廢石，升降人員，下放材料，工具和設(shè)備。提升容器有罐籠和箕斗。罐籠可用來提升礦石、人員、材料與設(shè)備等，但是箕斗不能用來提升人員。礦井提升設(shè)備就是完成上述工作的多種機(jī)電設(shè)備組成的大型成套裝備。

二 礦井提升機(jī)

礦井提升機(jī)是提升系統(tǒng)中最主要的組成部分。礦井提升機(jī)有多種結(jié)構(gòu)形式，大致可按下列方式對(duì)其進(jìn)行分類：

目前我國生產(chǎn)的主要結(jié)構(gòu)形式有：單繩纏繞式的有單筒和雙筒礦井提升機(jī)；摩擦式的有多繩落地式和塔式多繩摩擦式提升機(jī)。拖動(dòng)方式則按需要設(shè)計(jì)，另外用于井下的有液壓傳動(dòng)礦井提升機(jī)等。

下面我就以鐵煤集團(tuán)長城窩棚煤礦副井TKM-4.8*4（Ⅲ）E型多繩摩擦式提升機(jī)（提升高度為998.5米）鋼絲繩首繩采用，4根50NAT6×36WS+FC1770型圓股鋼絲繩,尾繩采用2根P8×4×19-196×31-1370型扁尾繩,為例介紹一下提升機(jī)的安裝。

TKM-4.8*4（Ⅲ）E型多繩摩擦式提升機(jī)采用一臺(tái)哈爾濱電機(jī)廠交直流電機(jī)有限公司ZJK3100/650型底速直流電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力源，4-72-11NO/6B型離心通風(fēng)機(jī)，右90°出口，配套電動(dòng)機(jī)30kw，380kw，980r/min，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子直接安裝在主軸裝置的主軸軸端上，不采用減速機(jī)，主軸與電機(jī)轉(zhuǎn)子采用過盈連接，電動(dòng)機(jī)直接帶動(dòng)提升機(jī)工作，利用上述摩擦力Fm，實(shí)現(xiàn)提升機(jī)容器在井筒中升降，用制動(dòng)器、深度指示、操縱和保護(hù)等一系列電氣、機(jī)械、液壓的控制、保護(hù)系統(tǒng)來保證機(jī)器安全運(yùn)行。

三、JKM-4.8*4Ⅲ/E型多繩摩擦式提升機(jī)機(jī)械部分安裝

1.主軸裝置的安裝

提升機(jī)安裝在長城窩棚煤礦副井井塔+49m平面上，在安裝前，需利用井塔頂端75T電動(dòng)超卷揚(yáng)起重機(jī)（一下簡稱“天車”）將設(shè)備運(yùn)至+49m平面，再進(jìn)行安裝。設(shè)備安裝前需對(duì)提升機(jī)基礎(chǔ)及提升中心線進(jìn)行復(fù)測。測量人員根據(jù)礦方提供的井筒中心線，按照施工圖紙對(duì)提升機(jī)的提升中心進(jìn)行復(fù)測。確定設(shè)備基礎(chǔ)中心線與井筒中心線的偏差，復(fù)測工作非常重要，必須認(rèn)真準(zhǔn)確測量。

根據(jù)定位復(fù)測的結(jié)果，給出提升機(jī)的提升中心線，對(duì)照設(shè)備的基礎(chǔ)圖，測檢設(shè)備的基礎(chǔ)，是否符合設(shè)計(jì)要求，并認(rèn)真做好各項(xiàng)記錄（如下圖）。

墊鐵的布置：

設(shè)備的負(fù)荷由墊鐵組承受，每個(gè)地腳螺栓孔旁至少有一組墊鐵，相鄰兩墊鐵組間的距離應(yīng)在500mm—1000mm之間。安裝墊鐵前必須鏟好墊鐵窩，每組墊鐵必須進(jìn)行操平。每組墊鐵應(yīng)盡量減少層數(shù)，最多不超過3層。放置墊鐵時(shí)應(yīng)將最厚的放在下面，最上一層為一組斜墊鐵。墊鐵組的高度應(yīng)為 60~100mm，寬度為 60~120mm。斜墊鐵應(yīng)成對(duì)使用，其斜度不得大于 1/25，粗糙度不得大于 Ra25，薄端厚度不得大于 5mm。平墊鐵工作面的粗糙度不得大于 Ra25。設(shè)備操平找正完畢后，墊鐵必須點(diǎn)焊牢固。

由于主軸與滾筒（摩擦輪）是由兩組件組成，主軸就位之前，必須先組裝主軸與滾筒。安裝前，仔細(xì)清洗左右夾板，主軸法蘭盤，摩擦輪與夾板的接觸面。將摩擦輪中心線按水平位置放置，注意起吊摩擦輪時(shí)不允許鋼絲繩穿過與主軸配合的孔，并且要防止鋼絲繩擠碰摩擦輪與制動(dòng)盤連接處的端面，以防變形。之后利用天車將電機(jī)側(cè)主軸引入滾筒，將主軸裝入滾筒并找正。安裝主軸裝置以提升中心為基準(zhǔn)。主軸裝置就位后，在軸承蓋上和對(duì)輪上劃出中心點(diǎn)，以鋼線上垂下的線墜為基準(zhǔn)，找正主軸裝置，并用水平儀對(duì)兩軸承座進(jìn)行操平。同時(shí)檢查軸承裝置，把軸承蓋打開，測量軸頭與座的間隙是否符合要求，并檢查軸承的注油情況。

主軸裝置安裝到位時(shí)，對(duì)安裝基準(zhǔn)線的位置偏差應(yīng)符合下列要求：

A、主軸軸心線在水平面內(nèi)位置的允許偏差10/2000L。

B、主軸軸心標(biāo)高的允許偏差為±50mm。

C、提升中心線位置的允許偏差為5mm。

D、主軸軸心線與提升中心線的垂直度的允許偏差為0.15/1000。

E、軸承座沿主軸方向的水平度的允許偏差為0.1/1000。

F、軸承座垂直于主軸方向的水平度的允許偏差為0.15/1000。

2．車槽裝置安裝

車槽裝置由車刀裝置和車槽架組成（見下圖）。

提升機(jī)車槽裝置安放在摩擦輪的下方的車槽架上，每一根鋼絲繩對(duì)應(yīng)安裝一套車槽裝置。車刀裝置的安裝應(yīng)于車槽架的安裝同時(shí)交互進(jìn)行。首先將車槽架放在安裝基礎(chǔ)上并找平。然后將車刀裝置固定在車槽架上，微調(diào)車槽架，使每個(gè)車刀的刀尖都剛好在卷筒垂直中心線上。當(dāng)?shù)稐U退到最后位置時(shí)，刀尖距繩板外圓的徑向距離為20mm左右，并且將其中的一把車刀對(duì)準(zhǔn)在摩擦輪上他所要車的繩槽位置。將車槽架地腳螺栓緊固，將車刀體用螺栓固定在車槽架上。

3.電動(dòng)機(jī)的安裝

主軸操平找正結(jié)束后，以主軸中心標(biāo)高為基準(zhǔn)安裝電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)安裝就位也是利用提升機(jī)房頂?shù)奶燔囘M(jìn)行，主電機(jī)重71.6噸，吊裝滿足要求。提升機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)子直接安裝在電機(jī)主軸上，采用錐面過盈摩擦連接，組裝時(shí)用油壓裝配法，方法如下：

必須將電機(jī)轉(zhuǎn)子的錐孔和主軸的圓錐面部分清洗得非常干凈，不得有油污和任何其他雜質(zhì)微粒及金屬毛刺。

用天車將電機(jī)轉(zhuǎn)子吊起，放到主軸軸端上就位。

在液壓蓋上放上密封圈，利用安裝桿將液壓蓋裝到軸端。

連接油泵如下圖所示。用隨機(jī)的專用工具，三通接管使軸頭上面的兩個(gè)孔與油泵A相連接（通過這兩個(gè)孔可使壓力油沿軸向油路，再經(jīng)徑向油路到達(dá)錐孔與錐軸的配合面）。用專用工具，二通接管使液壓蓋上的孔與另一臺(tái)油泵B連接，壓力油可以到達(dá)電機(jī)轉(zhuǎn)子和液壓蓋在軸上形成的空腔，擰入接管時(shí)一定要加緊銅墊。

向兩臺(tái)油泵充油。油泵B給轉(zhuǎn)子軸向推力，油泵A給轉(zhuǎn)子徑向脹力并在轉(zhuǎn)子與主軸的接觸面間形成油膜。

使吊裝轉(zhuǎn)子的吊裝繩受力，水平力使轉(zhuǎn)子盡可能靠緊主軸，然后用油泵B向電機(jī)轉(zhuǎn)子和液壓蓋在主軸上形成的空腔內(nèi)充油。用油泵B稍給油壓，使轉(zhuǎn)子輪轂確實(shí)與主軸緊密接觸，然后做出轉(zhuǎn)子在軸向的初始位置標(biāo)記，按設(shè)備廠家給定的推進(jìn)距離（本設(shè)備主軸錐度為1:30，過盈量為0.83mm，故給盡量為24.9mm），作出推進(jìn)終點(diǎn)的位置標(biāo)記，同時(shí)用百分表或深度尺測量轉(zhuǎn)子的軸向推進(jìn)量。

先用油泵B將油壓增至10MP左右（給軸向推力），同時(shí)用油泵A向軸端兩個(gè)孔內(nèi)充油。兩臺(tái)油泵必須同時(shí)工作，慢慢增大油壓，油泵B的最大設(shè)計(jì)油壓（推力油壓）為50MP，油泵A的最大設(shè)計(jì)油壓（擴(kuò)脹油壓）為60MP。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子向軸的端面大端推進(jìn)時(shí)，轉(zhuǎn)子有時(shí)會(huì)跳躍式推進(jìn)并有時(shí)伴隨著響聲。必須隨時(shí)注意轉(zhuǎn)子推進(jìn)的距離，直到轉(zhuǎn)子推進(jìn)到達(dá)終點(diǎn)位置時(shí)，并且百分表測量推進(jìn)距離達(dá)到要求為止。

電機(jī)轉(zhuǎn)子推進(jìn)到軸向所需位置后，首先將油泵A釋放油壓并拆下，油泵B保持壓力10分鐘后拆下。

4．制動(dòng)系統(tǒng)安裝

在安裝前，首先要注意制動(dòng)系統(tǒng)各件，檢查密封件是否有損壞現(xiàn)象，用墊鐵將盤形閘框架精確地操平找正，螺絲固定，然后把盤形閘吊到操平的框架上，最后用水準(zhǔn)儀測量二次操平找正，以保證閘輪和閘瓦的間隙。

質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：A、同一制動(dòng)輪兩閘瓦中心平面的重合度嚴(yán)禁超過2mm；各閘瓦中心平面于制動(dòng)輪工作面寬度中心平面的重合度嚴(yán)禁超過2mm。

B、閘座各銷軸軸心線與主軸軸心線鉛垂面的水平距離的偏差不應(yīng)超過±1mm。

C、閘座各銷軸軸心線與主軸軸心線水平面的垂直距離的偏差不應(yīng)超過±1mm。

提升機(jī)主軸裝置、制動(dòng)系統(tǒng)及電機(jī)部分安裝完畢后，應(yīng)大強(qiáng)煤礦要求，對(duì)提升機(jī)安裝相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，見下圖。

5. 操縱系統(tǒng)安裝

A、清掃、檢查各儀表、開關(guān)等。

B、將整個(gè)操縱臺(tái)吊放在基礎(chǔ)墊鐵平臺(tái)上。

C、按提升機(jī)房平面布置圖，認(rèn)真測量司機(jī)臺(tái)縱橫中心線，用方水平進(jìn)行操平找正后方進(jìn)行管路連接。

6.液壓站、深度指示器安裝

安裝液壓站、深度指示器時(shí)，必須保證設(shè)備的水平度和標(biāo)高，地腳螺栓要緊固，轉(zhuǎn)動(dòng)部位要靈活無刮碰，試運(yùn)前各部位必須注油。

質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：A、液壓站、深度指示器的安裝標(biāo)高必須符合設(shè)備出廠技術(shù)文件的要求。

B、液壓站的油泵、閥、內(nèi)部油管等必須清洗干凈，干燥后涂上機(jī)油再進(jìn)行裝配，管道接頭處在0.7Mpa油壓下，嚴(yán)禁漏油。

C、液壓站用油必須符合出廠技術(shù)文件的規(guī)定。

D、液壓站的制動(dòng)手把在全動(dòng)位置時(shí)，直流毫安表必須接近于零；制動(dòng)油缸的殘壓必須低于0.5Mpa。

E、深度指示器的油泵、閥、油管路和油箱應(yīng)不漏油，運(yùn)轉(zhuǎn)正常。

7. 液壓管路敷設(shè)

管路主要為液壓站管路，管路施工前必須進(jìn)行酸洗。管路為φ18mm的無縫鋼管。鋼管敷設(shè)前必須用10％-20％的稀鹽酸清洗30-40分鐘后，再用10％的蘇打水浸泡，然后用水清洗、干燥、涂油。安裝時(shí)管內(nèi)不得有氧化皮和雜物等?，F(xiàn)場焊接時(shí)焊縫均為連續(xù)焊接，無漏焊、焊瘤、夾渣等缺陷。鋼管安裝后必須排列整齊，在支架上固定必須牢固可靠，并無滲油現(xiàn)象。管接頭及閥門無泄漏。

質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：液壓站外部油管的安裝應(yīng)排列整齊、不漏油。

8．導(dǎo)向輪及離心通風(fēng)機(jī)的安裝

導(dǎo)向輪和離心通風(fēng)機(jī)安裝在+36.000m平面上，用天車從提升口進(jìn)行吊裝。滾筒安裝找正后進(jìn)行導(dǎo)向輪的安裝，逐一用線墜檢查滾筒與導(dǎo)向輪繩槽中心線，中心線對(duì)證后進(jìn)行安裝。離心通風(fēng)機(jī)對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行校正后方可安裝。

9．設(shè)備基礎(chǔ)的二次灌漿

灌漿前基礎(chǔ)孔內(nèi)及基礎(chǔ)表面清掃干凈，必須無雜物，灌漿選用膨脹水泥，每個(gè)基礎(chǔ)孔必須進(jìn)行搗固。最后進(jìn)行設(shè)備底座和基礎(chǔ)面的灌漿。

質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：A、設(shè)備安裝前、混凝土基礎(chǔ)二次灌漿處應(yīng)剁成麻面，放置墊鐵部位，墊鐵與基礎(chǔ)面應(yīng)接觸良好，并在灌漿前沖洗干凈。

B、灌漿時(shí)，必須搗固密實(shí)，基礎(chǔ)螺栓嚴(yán)禁產(chǎn)生歪斜。

C、二次灌漿所用砂漿或混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)比基礎(chǔ)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)高一級(jí)。

10．試運(yùn)轉(zhuǎn)及安全性能檢測

提升機(jī)安裝完畢后，經(jīng)過進(jìn)行調(diào)試和試運(yùn)行（包括無負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)和負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)），符合設(shè)備出廠技術(shù)文件和《機(jī)械設(shè)備安裝工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》及煤礦安全規(guī)程的規(guī)定，并經(jīng)過有資質(zhì)檢測機(jī)構(gòu)檢測符合相關(guān)規(guī)定。

四、礦井提升機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀及未來

篇2

關(guān)鍵詞：提升系統(tǒng) 調(diào)速 精確性 可靠性

1、 提升機(jī)現(xiàn)狀分析

礦井提升機(jī)按工作方式分類如下：

（1）纏繞式提升機(jī)：

單卷筒提升機(jī)，一般作單鉤提升。鋼絲繩的一端固定在卷筒上，另一端繞過天輪與提升容器相連；卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，鋼絲繩向卷筒上纏繞或放出，帶動(dòng)提升容器升降。

雙卷筒提升機(jī)，作雙鉤提升。兩根鋼絲繩各固定在一個(gè)卷筒上,分別從卷筒上、下方引出,卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，一個(gè)提升容器上升，另一個(gè)容器下降。

（2）多繩摩擦式提升機(jī)：

多繩摩擦式提升機(jī)具有安全性高、鋼絲繩直徑細(xì)、主導(dǎo)輪直徑小、設(shè)備重量輕、耗電少、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展很快。

以上提升機(jī)不論哪種都需要調(diào)速平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，停車定位精確，這些需要有一套供電系統(tǒng)來完成，這也就是本文介紹的提升機(jī)調(diào)速的問題，下面就這方面問題做一下探討。

提升機(jī)從供電方式上可分為交流供電和直流供電兩種：

一是交流供電系統(tǒng) ，礦用提升機(jī)普遍使用交流繞線式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速控制系統(tǒng)，是有級(jí)調(diào)速，調(diào)速性能差，效率低，大量的電能消耗在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電阻上，而且可靠性也很差。

二是直流傳動(dòng)系統(tǒng)，采用直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)，最初采用發(fā)電機(jī)系統(tǒng)、大功率晶閘管整流器系統(tǒng)，這幾種系統(tǒng)都存在著直流電動(dòng)機(jī)固有的缺點(diǎn)，如效率不高，前兩種占地面積大，維修工作量也大等。

2 電控系統(tǒng)改造分析

變頻器是利用交流異步電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速n。隨電源頻率變化而變化的特性，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)調(diào)速運(yùn)行的裝置。變頻器產(chǎn)生于20世紀(jì)60年代20世紀(jì)70年代隨著大功率晶體管（CTR）的問世, 即場效應(yīng)管的出現(xiàn)和性能的不斷提高，使得變頻器的性能有了極大的完善和發(fā)展。

變頻器調(diào)速控制可以實(shí)現(xiàn)提升機(jī)的無級(jí)調(diào)速，可方便地進(jìn)行恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速和恒功率調(diào)速的控制，能很好地防止提升機(jī)過卷和過放事故發(fā)生。變頻器的調(diào)速還可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)，調(diào)速范圍廣平滑性能好，節(jié)省了轉(zhuǎn)子串電阻造成的能耗，具有明顯的節(jié)能效果。

提升機(jī)所用的變頻器主電路大都采用交―直―交電路。是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用通過控制電路控制其導(dǎo)通和關(guān)斷將工頻電源變換為另一頻率并可調(diào)節(jié)頻率和電壓的電能控制裝置。主電路是為電動(dòng)機(jī)提供調(diào)頻調(diào)壓電源的電力變換部分，整流器的作用是將工頻交流電源轉(zhuǎn)換成直流電源，濾波器是抑制電壓波動(dòng)緩沖和平滑直流電壓；逆變器是將直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動(dòng)機(jī)。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制4個(gè)部分組成。

我們知道，電機(jī)的轉(zhuǎn)速n與f供電頻率s 磁極數(shù)p有以下關(guān)系：

n=（1-s）60f/p

其中： p ― 電機(jī)極數(shù) s ― 轉(zhuǎn)差率 f ―頻率

由式可知，轉(zhuǎn)速n與f頻率成正比，與電機(jī)磁極對(duì)數(shù)成反比，由此可見有三種調(diào)速方法，一是改變電機(jī)磁極數(shù)p，二是改變轉(zhuǎn)差率s，三是改變頻率f。 如果不改變電動(dòng)機(jī)的極數(shù)，只要改變頻率f即可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)頻率f在0～50Hz的范圍內(nèi)變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速也就隨之變化。

3 采用變頻調(diào)速后可提高提升機(jī)運(yùn)行成本

3.1 高效節(jié)能 采用變頻調(diào)速后，啟動(dòng)為軟啟動(dòng)，負(fù)荷控制器根據(jù)負(fù)荷大小的變化，自動(dòng)調(diào)整提升機(jī)的轉(zhuǎn)速，可節(jié)省大量的電能。

3.2 變頻器可延長設(shè)備使用壽命 采用變頻調(diào)速后，變頻器內(nèi)置起停軟啟動(dòng)，可以從低頻時(shí)開始緩慢地加速、減少了沖擊，調(diào)速范圍寬。同時(shí)，避免了啟動(dòng)時(shí)對(duì)電機(jī)的沖擊，可延長電機(jī)、設(shè)備的使用壽命。

3.3 可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制 變頻調(diào)速系統(tǒng)可以在1：10甚或1：20的廣泛范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)速并且可以方便的進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制，容易得到符合工程要求的最佳速度。如使用矢量法控制方式，調(diào)速比可達(dá)1：100（有速度反饋時(shí)達(dá)1：1000）。此外，和同步控制器等附件配合，可實(shí)現(xiàn)比例控制和同步控制等，使設(shè)備具有自動(dòng)化、省力化等高檔次功能。

3.4 提速簡單易行，只要增加變頻器輸出的電壓和頻率，就可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)加速使提升機(jī)加速。轉(zhuǎn)

3.5 保護(hù)齊全、通過系統(tǒng)的保護(hù)電路對(duì)主電路和控制電路提供可靠的保護(hù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)保護(hù)功能，操作簡單 變頻器功能參數(shù)設(shè)置方便快捷，不易出錯(cuò)，并可保存多套參數(shù)設(shè)置，根據(jù)不同的工況進(jìn)行設(shè)置；能記錄變頻器每一次的操作及故障；定時(shí)記錄運(yùn)行參數(shù)，并可查閱打印記錄報(bào)表，實(shí)時(shí)查看變頻器的輸入輸出波形。

3.6體積小，現(xiàn)代變頻器多采用智能化功率模塊（IPM）,占地面積小 維護(hù)方便 。為了改善變頻器的性能目前廣泛采用了32位數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）集成芯片縮短了變頻器的采樣時(shí)間、提高了控制性能。

4、選擇變頻器注意的事項(xiàng)

變頻器，特別是高壓變頻器價(jià)格昂貴，如選擇不當(dāng)，達(dá)不到節(jié)電和提高生產(chǎn)效率的目的，以致造成浪費(fèi)和不必要的麻煩。

通常最低轉(zhuǎn)速不少于額定轉(zhuǎn)速的50%，一般調(diào)速范圍在100%~70%之間為宜，因?yàn)楫?dāng)轉(zhuǎn)速低于額定轉(zhuǎn)速的40%~50%時(shí)，電機(jī)本身的效率明顯下降，是不經(jīng)濟(jì)的;調(diào)速范圍確定時(shí)，應(yīng)注意避開機(jī)組的機(jī)械臨界共振轉(zhuǎn)速，否則調(diào)速至該諧振頻率時(shí)，將可能損壞機(jī)組。

可行性分析：在選擇要進(jìn)行的變頻調(diào)速的設(shè)備對(duì)象以后，應(yīng)從提高效率或提高產(chǎn)品質(zhì)量的需要及節(jié)約電能的情況進(jìn)行分析、計(jì)算，并與變頻器的投資進(jìn)行比較，計(jì)算出變頻器的投資回收期。

可靠性分析：變頻器的可靠性如何，直接決定了變頻器能否成功地應(yīng)用于生產(chǎn)，這是選擇哪種變頻器的首要條件。有的礦所購買的變頻器可靠性不高，加之自身的維修技術(shù)力量不強(qiáng)，變頻器出了故障，只好停用，甚至棄用，造成損失，同時(shí)也為變頻器的繼續(xù)推廣應(yīng)用帶來負(fù)面影響。

5、 結(jié)束語

我國是世界上的產(chǎn)煤大國，又是能源貧乏的國家之一，而且也是噸煤電耗比較高的國家。我們要?jiǎng)?chuàng)造出一條以低能耗實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的新路,節(jié)能降耗是明智之舉。變頻調(diào)速是近年來發(fā)展起來的一門新興的自動(dòng)控制技術(shù)，它利用改變被控對(duì)象的電源頻率，成功實(shí)現(xiàn)了交流電動(dòng)機(jī)大范圍的無級(jí)平滑調(diào)速。在運(yùn)行過程中能隨時(shí)根據(jù)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載情況，使電機(jī)始終處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)均有很高的效率，節(jié)能效果明顯，經(jīng)測算節(jié)能30%以上、取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。采用變頻器調(diào)速控制便于實(shí)現(xiàn)提升機(jī)的平穩(wěn)的速度控制，系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性得到大大的提高，減少了運(yùn)行故障和停工工時(shí)，節(jié)省了人力和物力，提高了運(yùn)煤能力，間接的經(jīng)濟(jì)效益也很可觀。因此，變頻器在提升機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用有十分廣闊的前景．

參考文獻(xiàn)：

[1]李虹.《變頻調(diào)速在礦山節(jié)能中的應(yīng)用》變頻器世界.2003.

篇3

（淮南礦業(yè)集團(tuán)顧橋煤礦，安徽 鳳臺(tái)232100）

【摘　要】雖然現(xiàn)階段我國大力提倡節(jié)能減排，但隨著城市化進(jìn)程的加快，能源需求量仍然巨大，煤炭、石油等作為主要的能源種類，勘探開采難度越來越大，將針對(duì)煤炭開采中的重要工具礦井提升機(jī)進(jìn)行深入探討，通過對(duì)其現(xiàn)階段的使用狀況及應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行分析，找到基于模糊理論的礦井提升機(jī)故障診斷辦法。

關(guān)鍵詞 礦井提升機(jī)；故障診斷；技術(shù)現(xiàn)狀

0　前言

由于礦山生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜，施工人員需要深入到不穩(wěn)定的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行作業(yè)，所以需要專項(xiàng)的設(shè)備保證人員、物資順利的往返于地面與礦井之中，礦井提升機(jī)正是實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸?shù)闹饕ぞ?，由此可見其可靠性與穩(wěn)定性直接關(guān)系到參與礦井生產(chǎn)所有人員的生命財(cái)產(chǎn)安全，必須受到足夠的重視。

1　礦井提升機(jī)使用現(xiàn)狀

礦井提升機(jī)是在應(yīng)對(duì)復(fù)雜的生產(chǎn)環(huán)境的前提下產(chǎn)生，所以可以借鑒的設(shè)備生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)相對(duì)較少，初期面臨了大量的設(shè)計(jì)問題，隨著科技水平的逐步提升，礦井提升機(jī)的設(shè)計(jì)與使用都取得了一定的突破，通過故障樹的形式組建專家系統(tǒng)，對(duì)長期困擾產(chǎn)業(yè)發(fā)展的知識(shí)獲取問題也提出了一系列的解決措施。在傳統(tǒng)的對(duì)礦井提升機(jī)的故障診斷技術(shù)中，完全憑借操作人員的語言描述作為信息來源對(duì)問題進(jìn)行分析，對(duì)故障的預(yù)知能力比較弱，而且由于語言描述存在一定的誤差性，導(dǎo)致對(duì)問題的嚴(yán)重程度難以劃分，但現(xiàn)階段通過故障樹分析法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、信息融合、專家系統(tǒng)等機(jī)械自動(dòng)化與人為主觀因素的有機(jī)結(jié)合，使故障分析更加具有客觀性，而且參考的依據(jù)更加全面，結(jié)論更加的科學(xué)，可以對(duì)有可能發(fā)生和已經(jīng)發(fā)生的故障做出及時(shí)準(zhǔn)確的反應(yīng)，使作為“礦井咽喉”的礦井提升機(jī)更好的為礦井生產(chǎn)工作服務(wù)。

現(xiàn)階段我國的礦井提升機(jī)技術(shù)與西方工業(yè)大國相比仍存在較大的差距，在德法等國家已經(jīng)嘗試通過PLC對(duì)其電控系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，使其實(shí)現(xiàn)雙通道安全監(jiān)控與回路，并積極結(jié)合多種可行性的監(jiān)控手段，將其安全性能大幅度的提升，但我國仍延續(xù)使用繼電器和由電子元件組成的控制單元，雖有安全電路作為保障，但是由于構(gòu)成復(fù)雜、生產(chǎn)環(huán)境惡劣等原因，故障的發(fā)生和監(jiān)測仍存在一定的困難，需要積極的向發(fā)達(dá)國家尋求技術(shù)支持[1]。

2　礦井提升機(jī)故障的診斷技術(shù)

現(xiàn)階段我國的礦井提升系統(tǒng)基本由機(jī)械、電氣和液壓三部分組成，通過對(duì)大量故障案例分析，發(fā)現(xiàn)最常出現(xiàn)故障的是機(jī)械和電氣兩個(gè)方面，例如斷繩事故、過卷事故、控制電源失壓等，如果故障問題沒有得到及時(shí)有效的解決，將嚴(yán)重威脅礦井人員的生命財(cái)產(chǎn)安全。對(duì)礦井提升機(jī)進(jìn)行故障診斷就是將與系統(tǒng)運(yùn)行相違背的事件進(jìn)行及時(shí)分析與防范，對(duì)相關(guān)的影響因素進(jìn)行逐層的排查，將故障出現(xiàn)的原因落實(shí)到設(shè)備元件受損、環(huán)境影響因素、人為操作失誤、自動(dòng)化程序干擾等具體的事宜上，判定其與頂事件之間的邏輯關(guān)系及關(guān)系程度，通過對(duì)路徑進(jìn)行分析，得出頂事件的失效概率，以此判定故障風(fēng)險(xiǎn)[2]。電氣故障發(fā)生后，需要及時(shí)的對(duì)提升機(jī)的事實(shí)工況參數(shù)與數(shù)據(jù)信息進(jìn)行檢測，并進(jìn)行綜合的分析和評(píng)定，才有可能準(zhǔn)確的確定發(fā)生故障的具置，并判定其發(fā)生的原因進(jìn)行及時(shí)的修復(fù)，如果電氣故障不能夠及時(shí)的解決，就會(huì)造成設(shè)備的某些參數(shù)與正常設(shè)定參數(shù)之間存在偏差，甚至超乎設(shè)定的最大界限，引起相應(yīng)的機(jī)械故障，由此可見礦井提升機(jī)的故障并不是獨(dú)立的個(gè)體而是緊密相連的，所以面對(duì)發(fā)生的故障必須及時(shí)準(zhǔn)確的處理，不然將會(huì)使其危害性擴(kuò)大。

3　基于模糊理論的礦井提升機(jī)故障診斷辦法

現(xiàn)階段針對(duì)礦井提升機(jī)的研究越來越多，基于人工智能的研究、基于小波變換的研究、基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究等相繼出現(xiàn)，并在各自領(lǐng)域上取得了一定的成果，為礦井提升機(jī)故障診斷提供了可行性的辦法。

基于人工智能的研究是將一種高數(shù)的計(jì)算方法引入到檢測檢驗(yàn)的過程中，通過對(duì)人工免疫模型與離散粒子群進(jìn)化的固定算法之間進(jìn)行整合，以此找到故障發(fā)生的具置，由于此方法是以數(shù)學(xué)計(jì)算為操作的工具，所以對(duì)周圍環(huán)境的變化影響相對(duì)較少，所以對(duì)不同種類的礦井提升機(jī)都可以使用。

基于小波變換的研究采用的是將整體的問題進(jìn)行分解的方法，通過對(duì)時(shí)間頻率的局部化分析，將信號(hào)的表現(xiàn)特征進(jìn)行細(xì)分，從而發(fā)現(xiàn)信號(hào)在變化過程中的不同反應(yīng)，確定故障的原因及發(fā)生的位置，平移伸縮運(yùn)算將信號(hào)的頻率進(jìn)行了更大程度的細(xì)分，所以使信號(hào)細(xì)微的變化都可以及時(shí)的監(jiān)測，并準(zhǔn)確的分析出存在的干擾信號(hào)成分，由此快速的判定故障的位置，將風(fēng)險(xiǎn)及時(shí)的有效控制，由于其準(zhǔn)確性相對(duì)于人工智能的研究方法更強(qiáng)，所以現(xiàn)階段也得到了廣泛的認(rèn)可，在礦井提升機(jī)的故障檢測過程中得到了廣泛的應(yīng)用[3]。

基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究是將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自身特點(diǎn)充分應(yīng)用到監(jiān)測故障工作中的一種體現(xiàn)，由于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自身具有學(xué)習(xí)、適應(yīng)變化、處理信息、容錯(cuò)的能力，所以利用人工智能網(wǎng)絡(luò)能夠直接將特征輸入，短時(shí)間內(nèi)得到處理結(jié)果，將故障分析的時(shí)間大幅度的縮短，為降低風(fēng)險(xiǎn)提供了時(shí)間支持，所以同樣適用于故障監(jiān)測工作。

由于礦井提升機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作環(huán)境極其惡劣，所以短時(shí)間內(nèi)很難確定其故障的模糊關(guān)系，其準(zhǔn)確性現(xiàn)階段仍無法得到保障，將以上方法引入到專家系統(tǒng)，通過對(duì)故障樹的綜合分析，可以使故障判定的相關(guān)信息更加完整，在一定程度上提升了確定模糊關(guān)系的可能性，但是由于故障樹建立時(shí)間比較短，對(duì)故障事件的分析錄入信息不全面，所以要充分利用專家系統(tǒng)仍需要長時(shí)間的不斷完善。

4　結(jié)論

礦井提升機(jī)的重要作用決定對(duì)其進(jìn)行的研究將持續(xù)進(jìn)行，隨著科學(xué)技術(shù)的逐步發(fā)展，檢測檢驗(yàn)技術(shù)也將會(huì)有新的突破，故障檢測與分析更加的準(zhǔn)確及時(shí)，使礦井環(huán)境下的作業(yè)更加具有安全性。

參考文獻(xiàn)

［1］喬良．淺析故障診斷技術(shù)在礦山機(jī)電設(shè)備的應(yīng)用[J]．中小企業(yè)管理與科技,2010,06(36):96-99．

［2］張萍語．礦山機(jī)電設(shè)備故障診斷與檢修技術(shù)分析[J]．科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2014,02(06):32-38．

篇4

關(guān)鍵詞：提升機(jī)；纏繞式；控制系統(tǒng)；直流調(diào)速

概述

提升機(jī)是礦山的大型固定設(shè)備之一，是聯(lián)系井下與地面的主要運(yùn)輸工具。礦井提升工作是整個(gè)采礦過程中的重要環(huán)節(jié)。礦井提升機(jī)是沿井筒提運(yùn)礦石和廢石，升降人員，下放材料，工具和設(shè)備。提升容器有罐籠和箕斗。罐籠可用來提升礦石、人員、材料與設(shè)備等，但是箕斗不能用來提升人員。礦井提升設(shè)備就是完成上述工作的多種機(jī)電設(shè)備組成的大型成套裝備。

礦井提升設(shè)備在工作中一旦發(fā)生機(jī)械或電氣事故，就會(huì)造成停產(chǎn)，甚至造成人身傷亡。安裝提升機(jī)時(shí)，安裝的質(zhì)量會(huì)關(guān)系到產(chǎn)品使用中故障的發(fā)生，反映最為明顯的與安裝有關(guān)的故障是：單繩纏繞式提升機(jī)鋼絲繩在卷筒上纏繞時(shí)，由于提升機(jī)安裝質(zhì)量問題，使纏繞到卷筒上的鋼絲繩相互咬繩，由于咬繩問題存在，使得價(jià)值上萬元的鋼絲繩，本應(yīng)該是2～3年換一次繩，卻幾個(gè)月就要換，不僅在經(jīng)濟(jì)上有較大損失，并且存在很大的安全隱患。

1.礦井提升機(jī)

礦井提升機(jī)是提升系統(tǒng)中最主要的組成部分。礦井提升機(jī)有多種結(jié)構(gòu)形式，大致可按下列方式對(duì)其進(jìn)行分類：

按鋼絲繩在卷筒上連接形式分：纏繞式和摩擦式；

按提升的繩數(shù)多少分：單繩和多繩；

按傳動(dòng)方式分：電傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)；

按卷筒的結(jié)構(gòu)形式分：圓柱型、圓錐型、圓柱圓錐型和絞輪；

按電氣的拖動(dòng)形式分：交流和直流；

按卷筒數(shù)分：單筒和多筒；

按井上或井下使用分：地面式和井下式。

目前我國生產(chǎn)的主要結(jié)構(gòu)形式有：單繩纏繞式的有單筒和雙筒礦井提升機(jī)；摩擦式的有多繩落地式和塔式多繩摩擦式提升機(jī)。拖動(dòng)方式則按需要設(shè)計(jì)，另外用于井下的有液壓傳動(dòng)礦井提升機(jī)等。 下面我就以JK-2/20E型單繩纏繞式礦井提升機(jī)為例為大家介紹一下提升機(jī)的安裝。

JK型礦井提升機(jī)的結(jié)構(gòu)在XKT-B型的基礎(chǔ)上有了下列幾處完善：

1.1把有些減速器的尺寸規(guī)格作了適當(dāng)?shù)姆糯?，尤其是一些使用?yīng)力過高的減速器，速比的檔次上也有所增多；

1.2盤形制動(dòng)器不僅由單面改為雙面，而且把選用過高的設(shè)計(jì)摩擦系數(shù)減小，有些規(guī)格的提升機(jī)的制動(dòng)盤由一個(gè)改為兩個(gè)，還從卷筒結(jié)構(gòu)和制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)上改善了制動(dòng)器更換和裝拆的方便性；

1.3制動(dòng)系統(tǒng)的液壓站不僅由單路改為雙路，而且加強(qiáng)了油的過濾，尤其是電液調(diào)壓部分的過濾，提高了液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性；

1.4恢復(fù)一些重要部件的雙套配置（如液壓站的雙套液壓泵裝置等），其中一套備用，以方便維護(hù)及應(yīng)付緊急情況，安全防護(hù)裝置等配套供應(yīng)；

2.JK型礦井提升機(jī)機(jī)械部分的安裝

2.1主軸裝置的安裝

在安裝主軸前需要對(duì)基建工程進(jìn)行檢查，對(duì)基礎(chǔ)施工的檢查也是很重要的，基礎(chǔ)檢查過程中主要檢查中心線、孔位、標(biāo)高、水平度等幾個(gè)重要尺寸，必須符合安裝要求。

JK型礦井提升機(jī)主軸裝置主要包括軸承梁、錨板、螺栓、軸座、卷筒、卷筒襯塊、鋼繩過渡塊等。對(duì)主軸安裝首先要確定提升中心線，軸中心高。當(dāng)然，在確定這些尺寸時(shí)得有一個(gè)參照物，我們以腰線作為它的參照物，由此確定零平面，然后測量出提升中心高，需要進(jìn)行多次測量。接下來還要對(duì)卷筒中心線和主軸的水平度進(jìn)行測量調(diào)整，利用墊鐵進(jìn)行水平度的調(diào)整。

2.2墊鐵安裝時(shí)應(yīng)符合下列要求

（1）沿軸承梁周圍應(yīng)均勻安放墊鐵，其間距不得大于600mm。在地腳螺栓兩側(cè)和軸承中心下面必須安設(shè)墊鐵；

（2）斜墊鐵應(yīng)成對(duì)使用，其斜度不得大于1/25，粗糙度不得大于Ra25，薄端厚度不得大于5mm。平墊鐵工作面的粗糙度不得大于Ra25。軸承梁找正后，在二次灌漿前，應(yīng)將兩斜墊鐵斷續(xù)焊牢。

（3）墊鐵組的高度應(yīng)為60～100mm，寬度為60～120mm。

2.3減速器的安裝

減速器的安裝主要是利用百分表進(jìn)行測量，利用百分表對(duì)減速器與主軸的同心度的調(diào)整。對(duì)其端面和徑向進(jìn)行調(diào)整。（如圖2-1所示）

徑向 3.55 端面 0.91

3.58 3.61 0.97 0.93

3.54 1.00

圖3-1 減速器徑向、端面示意圖

2.4電機(jī)的安裝

電機(jī)的安裝和減速器的安裝方法一樣；在較正同心度之前，需把地腳螺栓澆灌穩(wěn)固，這樣需采取兩階段安裝步驟較正同心度。經(jīng)過多次測量調(diào)整，最后調(diào)整的結(jié)果在允許誤差（0.1mm）范圍內(nèi)。

半聯(lián)軸器是熱裝到主電機(jī)軸上的，加熱溫度不得超過300度。加熱前要先檢查孔徑公差，加熱應(yīng)均勻，一般燒到表面呈淺黃色為宜，并將事先做好的量棒量其孔徑，在孔徑全長上必須通過，然后擦凈孔徑表面贓物套在主電機(jī)軸上。

3.結(jié)束語

礦井提升機(jī)的安裝工作是一個(gè)繁雜而又重要的工作，安裝的質(zhì)量直接影響到設(shè)備的使用壽命及日后的維護(hù)工作，對(duì)安裝的方法和技術(shù)參數(shù)是我們必須學(xué)習(xí)和掌握的。

從礦井提升機(jī)的發(fā)展趨勢看，各國為爭奪用戶市場，開發(fā)了各種形式、規(guī)格的提升機(jī)，以適應(yīng)各國的礦井開采深度，達(dá)到高效、低能耗、低成本目的。礦井提升機(jī)發(fā)展總趨勢可歸結(jié)為：在總體上向大負(fù)載、高速、大型化方向發(fā)展。技術(shù)是在不斷發(fā)展的，機(jī)器的結(jié)構(gòu)的發(fā)展一般是從簡單到復(fù)雜，但有時(shí)在突破某一關(guān)鍵后，機(jī)器結(jié)構(gòu)又從復(fù)雜到簡單。如近年發(fā)展的內(nèi)嵌式電動(dòng)機(jī)卷筒合一的交-交變頻的礦井提升機(jī)，這種提升機(jī)的電氣和電動(dòng)機(jī)是復(fù)雜了，但機(jī)械的結(jié)構(gòu)形式就很簡單，機(jī)械的可靠性也大為提高，維護(hù)工作也將很少。

總之，低能耗、高效率、調(diào)速性能好、電氣系統(tǒng)復(fù)雜將成為未來提升機(jī)的主要發(fā)展方向之一。

參考文獻(xiàn)：

[1]《有色金屬礦山生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程》 中國有色金屬工業(yè)總公司 1990，6

[2]唐國祥，武文輝，《礦井提升機(jī)故障處理和技術(shù)改造》機(jī)械工業(yè)出版社 2005，1

[3]6RA70 系列全數(shù)字直流調(diào)速裝置使用說明書

篇5

本文簡要介紹了礦井提升機(jī)變頻技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，詳細(xì)分析了整流＋制動(dòng)單元＋逆變器結(jié)構(gòu)型變頻器，整流，回饋單元型變頻器，AFE雙PWM型變頻器等三種變頻的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)及運(yùn)行的效果，是作者多年應(yīng)用變頻器經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，以此對(duì)設(shè)計(jì)或使用部門對(duì)變頻器的選用提供指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：礦井提升機(jī)變頻應(yīng)用發(fā)展整流單元 制動(dòng)單元逆變器 回饋單元 AFE

中圖分類號(hào)：TD534文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

礦井提升機(jī)是礦井運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵設(shè)備，是礦山生產(chǎn)的咽喉，它擔(dān)負(fù)著井上，井下的運(yùn)輸任務(wù)，它廣泛用于煤炭，冶金及其他礦山行業(yè)的礦井生產(chǎn)。礦井提升機(jī)電控設(shè)備的技術(shù)水平和可靠性不僅關(guān)系到礦井的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)計(jì)劃管理，而且直接關(guān)系到井下礦工的生命安全。因此，努力提高礦井提升機(jī)電控設(shè)備的安全性，可靠性和技術(shù)水平是每一個(gè)從事礦井提升機(jī)電控設(shè)備研發(fā),設(shè)計(jì)，制造和使用及管理的人員共同關(guān)心的問題。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)，超大規(guī)模電路技術(shù)，電力電子技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用為提升機(jī)電控技術(shù)水平的提高插上了騰飛的翅膀，特別是變頻技術(shù)的發(fā)展，使提升機(jī)電控技術(shù)逐步摒棄了原TKD系統(tǒng)，以變頻傳動(dòng)為基礎(chǔ)的新型控制模式得以推廣使用，使提升機(jī)的控制更安全，更可靠，性能更優(yōu)越，更節(jié)能。

1.變頻技術(shù)的應(yīng)用

早在上世紀(jì)九十年代，提升機(jī)電控設(shè)備就已經(jīng)應(yīng)用了變頻傳動(dòng)技術(shù)，但主要應(yīng)用于大型礦井提升機(jī)，采用的是交―交變頻控制方式。其中設(shè)備的制造和調(diào)試由于受當(dāng)時(shí)國內(nèi)技術(shù)水平開發(fā)能力和元器件的生產(chǎn)水平的限制而大量采用全套引進(jìn)國外原裝設(shè)備，調(diào)試和現(xiàn)場服務(wù)均由國外公司負(fù)責(zé)。從控制手段上分為模擬量式和全數(shù)字式，九十年代以前的設(shè)備大部分屬于前者，1995年以后開始引進(jìn)全數(shù)字交―交變頻裝置。主要代表機(jī)型有SIEMENS公司的SIMADYND系統(tǒng)和ABB公司的CYCLO系統(tǒng)，從技術(shù)上講更先進(jìn)，更安全，更可靠，控制精度更高，動(dòng)態(tài)性能更好和調(diào)試維護(hù)更簡單的優(yōu)點(diǎn)，體現(xiàn)了技術(shù)的飛躍發(fā)展和進(jìn)步。

交―交變頻系統(tǒng)之所以能夠在礦井提升機(jī)上推廣使用除了它自身具有和直流調(diào)速系統(tǒng)相媲美的控制特性外，關(guān)鍵在于交流電機(jī)比直流電機(jī)從制造到維護(hù)都比較容易，特別是大容量設(shè)備更是如此。但就其交―交變頻系統(tǒng)配置和結(jié)構(gòu)而言是相當(dāng)復(fù)雜，這也影響了它的整體穩(wěn)定性且要求較高技術(shù)水平的人員去維護(hù)，在加上投資成本高，阻礙了它的推廣應(yīng)用。

隨著電力電子器件的制造技術(shù)、基于電力電子電路的電力變頻技術(shù)、交流電動(dòng)機(jī)的矢量變換技術(shù)、直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)PWM或SPWM技術(shù)以及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和大規(guī)模集成電路技術(shù)為基礎(chǔ)的全數(shù)字化控制技術(shù)的快速發(fā)展，使交流調(diào)速傳動(dòng)控制技術(shù)得到了飛躍的發(fā)展，在中小容量礦井提升機(jī)上交―直―交變頻器基本上取代了交―交變頻器。

在高壓交流調(diào)速方面，隨著電力電子元器件的耐壓等級(jí)的提高，交―直―交變頻器由原來的高―低―高變頻逐步轉(zhuǎn)換為直接高壓變頻，這樣將極大地減少了設(shè)備占地面積，提高了設(shè)備的效率，降低了能耗，有較好的推廣前景。但由于人們對(duì)高壓交―直―交變頻在可靠性方面存在疑慮且目前還沒有完全解決提升機(jī)電氣制動(dòng)及能量回饋問題，若在提升機(jī)的高壓變頻方面推廣交―直―交變頻仍需待時(shí)日。

在中小功率礦井提升機(jī)電控方面，原來的轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方式向低壓交―直―交變頻方式的轉(zhuǎn)變已十分明顯，而且由于交―直―交變頻調(diào)速的性能可以和直流調(diào)速的性能相媲美，在500kw以下的礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)中，交―直―交變頻也有取代直流調(diào)速系統(tǒng)的趨勢。在低壓變頻調(diào)速系統(tǒng)中完全做到了“零速額定轉(zhuǎn)矩”，實(shí)現(xiàn)了起車松閘無下墜現(xiàn)象，保證了提升機(jī)的安全，做到了“電氣制動(dòng)時(shí)額定力矩”，保證了提升機(jī)工藝所需要的 “四象限”運(yùn)行。使原TKD系統(tǒng)在加速、減速、重物下放時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)差功率消耗到電阻上通過發(fā)熱的方式浪費(fèi)掉的能量通過“能量回饋”方式返回到電網(wǎng)，達(dá)到了節(jié)能的目的；做到了“雙pwm變頻”，不但實(shí)現(xiàn)了“能量回饋”而且做到了功率因數(shù)為1，使諧波分量降低了1~2個(gè)數(shù)量級(jí)，降低了諧波對(duì)電網(wǎng)的污染，凈化了電網(wǎng)的質(zhì)量。因此我們斷定中小功率提升機(jī)交―直―交變頻調(diào)速系統(tǒng)將很快會(huì)淘汰TKD轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方式和直流調(diào)速方式電控系統(tǒng)。

2.變頻技術(shù)的發(fā)展

變頻技術(shù)的應(yīng)用經(jīng)歷了三個(gè)過程：從最初的整流制動(dòng)單元型到整流回饋型進(jìn)而發(fā)展到雙PWM型，技術(shù)趨近完美，性能更優(yōu)越，更安全，更可靠

2.1 整流+制動(dòng)單元+逆變器結(jié)構(gòu)（整流單元型變頻器）

主回路結(jié)構(gòu)圖如圖一示：

圖一：整流單元型變頻器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

其中：1整流器2 濾波回路3制動(dòng)單元4逆變器

最初應(yīng)用的變頻器多為整流單元+濾波單元+制動(dòng)單元+逆變器結(jié)構(gòu)，即將工頻電源變換為直流的整流器；吸收由整流器和逆變回路產(chǎn)生的電壓脈動(dòng)的濾波回路，也是儲(chǔ)存回路和將直流功率變換為交流功率的逆變器；另外礦井提升機(jī)異步電動(dòng)機(jī)需要制動(dòng)，因此需要配置制動(dòng)單元。

2.1.1整流器 整流器是二極管三相整流橋，它把工頻電源變換為直流電源，電功率的傳送是不可送的。

整流電壓平均值Ud=1.35Uuv

2.1.2 濾波回路 在整流后的直流電壓中，含有六倍于電源頻率的脈動(dòng)電壓，此外，逆變器回路產(chǎn)生的脈動(dòng)電流也使直流電壓波動(dòng)。為了抑制這些電壓波動(dòng)，采用直流電抗器和電容器吸收脈動(dòng)的電壓，對(duì)于交―直―交電壓型變頻器可以省去電抗器而采用簡單的阻容濾波回路。

如果考慮到電網(wǎng)的波動(dòng)率±15%，則電容器上的最大直流電壓

Ucmax =1.414×1.15×Uuv。這樣，對(duì)于～380V電網(wǎng)，則Ucmax可達(dá)620V。

2.1.3 逆變器同整流器相反，逆變器的作用是在所確定的時(shí)間里有規(guī)則的使六個(gè)功率開關(guān)器件導(dǎo)通、關(guān)斷，從而將直流功率變換為電壓和頻率的交流輸出功率。逆變器輸出為三相交流電壓，波形一般采用PWM調(diào)制的方式，各相電壓互差120 0，三相對(duì)稱，相電壓為階梯波，線電壓為方波（矩形波），輸出電流波形接近正弦波。輸出電壓的交變頻率取決于逆變器開關(guān)元件的切換頻率。

2.1.4制動(dòng)單元異步電動(dòng)機(jī)在再生制動(dòng)區(qū)域運(yùn)動(dòng)時(shí)，再生能量首先儲(chǔ)存于儲(chǔ)能電力電容器中，使直流電壓升高。一般來說由機(jī)械系統(tǒng)慣量所積蓄的能量比電容器能儲(chǔ)存的能量大，中大功率系統(tǒng)需要快速制動(dòng)時(shí)必須設(shè)置制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻，把多余的再生功率消耗掉，以免直流回路電壓上升超過極限值。

一般情況下，為了使變頻器在電網(wǎng)波動(dòng)條件下仍能正常工作，制動(dòng)單元的動(dòng)作閾值必須大于620 V。一般調(diào)整制動(dòng)單元在≥680 V時(shí)動(dòng)作，而在630 V時(shí)停止，這樣，制動(dòng)單元工作的回環(huán)寬度為8% 。

制動(dòng)電阻的計(jì)算按下式計(jì)算：R=UDC2/0.1047(TB-0.2TM)n1

式中，R為制動(dòng)電阻(Ω)；UDC為直流回路電壓(V) ；TB為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩（N?m）；

TM為電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩（N?m）；n1為開始減速時(shí)的速度（r/min）。

2.1.5 控制回路 控制回路向變頻器主回路提供各種控制信號(hào)。主要由以下幾部分組成：決定V/F特性的頻率電壓運(yùn)算回路，主回路的電壓、電流檢測回路，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速檢測回路，根據(jù)運(yùn)算回路的結(jié)果生成相應(yīng)的PWM脈沖并進(jìn)行隔離和放大的PWM生成及驅(qū)動(dòng)回路及變頻器和電動(dòng)機(jī)的保護(hù)回路。

從逆變器控制性能出發(fā)，大體可分為四種模式：無PG速度傳感器矢量控制，無PGV/F控制，有PG 矢量控制，有PGV/F控制。在礦井提升機(jī)上應(yīng)用的變頻器一般采用適量控制模式。由于這里匯集較多的自動(dòng)控制理論的內(nèi)容，故不 概贅述。

采用上述結(jié)構(gòu)的變頻器一般采用于早期的提升機(jī)控制，其優(yōu)點(diǎn)是線路簡單，價(jià)格便宜，曾在一段時(shí)間內(nèi)得到了廣泛的使用。但其缺點(diǎn)是：1）存在諧波，對(duì)于電網(wǎng)質(zhì)量產(chǎn)生污染。2）由于采用了電阻制動(dòng)單元，當(dāng)電機(jī)工作在制動(dòng)狀態(tài)下，其能量無法反饋到電網(wǎng)而只能在制動(dòng)電阻中消耗掉，產(chǎn)生熱能白白浪費(fèi)，不利于節(jié)能，因此又限制了它的使用范圍。但我們也應(yīng)該清楚的看到這種變頻不論是控制性能還是節(jié)能方面仍比轉(zhuǎn)子電阻方式電控系統(tǒng)優(yōu)越得多，仍不失為轉(zhuǎn)子串電阻方式電控系統(tǒng)的替代產(chǎn)品。

2.2相控整流+逆變器結(jié)構(gòu)（整流、回饋單元型變頻器）

主回路結(jié)構(gòu)如圖二示:

圖二：整流、回饋單元型變頻器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

其中：1整流橋 2 逆變橋 3 濾波回路4逆變器

這種結(jié)構(gòu)的變頻器與2.1所述變頻器主回路僅在整流器上有差異，其余各環(huán)節(jié)類同，因此，這里僅介紹相控整流器（整流、回饋單元）。

整流、回饋單元由兩組三相全控整流橋直接反并聯(lián)組成，在整流狀態(tài)下輸出電壓極性與直流母線電壓極性相同的一組全控橋稱之為整流橋，而極性相反的一組全控橋稱之為逆變橋。當(dāng)電動(dòng)機(jī)工作在電動(dòng)狀態(tài)時(shí)，整流橋工作在整流狀態(tài)，逆變橋工作在截止?fàn)顟B(tài)；能量的傳遞方式是：電網(wǎng)整流橋直流母線逆變器電機(jī)；當(dāng)電動(dòng)機(jī)工作在制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，整流橋工作在截止?fàn)顟B(tài)，逆變橋工作在逆變狀態(tài)；能量的傳遞方式是：電機(jī)逆變器直流母線逆變橋電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了能量的回饋。

由于整流、回饋單元型變頻器可以實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng)，特別適合礦井提升機(jī)四象限運(yùn)行方式且大大節(jié)能，因此受到人們的推崇。

由于整流、回饋單元型變頻器采用三相全控整流橋，輸出電壓的高低可以通過相控角進(jìn)行調(diào)節(jié)而不受電網(wǎng)電壓波動(dòng)的影響，因此整流、回饋單元采用電壓―電流雙閉環(huán)控制方式，以保證直流母線電壓的恒定。

變頻器采用的控制方式不同，得到的轉(zhuǎn)矩特性也將不同：對(duì)于U/F方式，無論是電動(dòng)狀態(tài)還是制動(dòng)運(yùn)行，直流回路電壓均設(shè)定在最大值的85%，這樣在運(yùn)行速度85%~100%范圍內(nèi)，制動(dòng)力矩將損失15% 。而對(duì)于矢量控制的閉環(huán)控制方式，在電動(dòng)時(shí)網(wǎng)側(cè)正向橋是全控的，中間直流電壓可以達(dá)到最大值；在制動(dòng)時(shí)中間直流電壓約15%，制動(dòng)力矩也將損失15% 。因此，為了保證在制動(dòng)狀態(tài)下、在所有速度范圍內(nèi)均可以達(dá)到電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，需要在逆變橋的網(wǎng)側(cè)增設(shè)一臺(tái)自耦變壓器，變壓器變比為1.2。

整流、回饋單元型變頻器的顯著優(yōu)點(diǎn)是節(jié)能且效果比較明顯，在提升機(jī)負(fù)載，特別是副井運(yùn)行時(shí)，節(jié)能效果可達(dá)30%左右，這是它對(duì)人們的最大吸引力。但其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高，諧波較嚴(yán)重且功率因數(shù)低，因此需要進(jìn)一步改進(jìn)和發(fā)展。

2.3AFE雙PWM型變頻器

主回路結(jié)構(gòu)如圖三示：

圖三：AFE雙PWM型變頻器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

其中：1AFE整流/回饋單元 2濾波回路3逆變器

這種結(jié)構(gòu)的變頻器與前述的兩種變頻器的差異主要是在前端整流環(huán)節(jié)，

采用PWM控制方式。其控制電路包括直流電壓的電壓調(diào)節(jié)器，以電壓波形為基準(zhǔn)，提供變頻器輸入電流瞬時(shí)值指令模式信號(hào)的功率因數(shù)調(diào)節(jié)器，以及對(duì)變流器交流輸入電壓進(jìn)行斬波控制的PWM控制器。它既可以作為整流器工作也作為逆變器工作。由于采用了IGBT，通過恰當(dāng)?shù)腜WM控制方式，可對(duì)交流電流的大小和相位進(jìn)行控制，使交流輸入電流接近正弦波，并使系統(tǒng)的功率因數(shù)總是接近于1。但電機(jī)減速制動(dòng)從逆變器返回的再生功率是直流電壓升高時(shí)，可以使交流輸入電流的相位與電源電壓相位相反，以實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)，并將再生功率反饋到電網(wǎng)去。這種變頻器概括起來有以下特點(diǎn)：

1）采用IGBT整流元件，采用PWM控制方式，無換向失敗現(xiàn)象。

2）因?yàn)锳FE系統(tǒng)使電網(wǎng)沒有諧波，故網(wǎng)側(cè)電流比較小，因而網(wǎng)側(cè)元件的尺寸比通常系統(tǒng)的所用尺寸小，對(duì)網(wǎng)側(cè)變壓器、電源線及熔斷器和開關(guān)也同樣。

3）通過AFE系統(tǒng)的強(qiáng)大的控制能力獲得最佳的系統(tǒng)利用。因?yàn)橹虚g回路與電網(wǎng)電壓無關(guān)而保持恒定，因而系統(tǒng)逆變器和電機(jī)電流額定值也比較小。

4）能夠4象限運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)狀態(tài)和制動(dòng)狀態(tài)之間的平滑和快速（數(shù)毫秒）過渡，且達(dá)到100%再生能量回饋到電網(wǎng)，設(shè)備效率高。

5）可以實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)（COSφ=1）控制，功率因數(shù)高。

6）單橋?qū)崿F(xiàn)能量的雙向流動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，設(shè)備體積小。

該類型變頻器由于以上優(yōu)點(diǎn)越來越受到人們的歡迎并得到大力推廣和使用。特別是國家大力號(hào)召“節(jié)能減排”的今天，其應(yīng)用前景更加光明。

3.變頻技術(shù)應(yīng)用的展望

變頻技術(shù)在礦井提升機(jī)上的應(yīng)用，在經(jīng)歷了三個(gè)階段的發(fā)展后，人們已定位到節(jié)能效率高、電網(wǎng)污染小、功率因數(shù)高的系統(tǒng)，即AFE控制型變頻器。雖然它初期投資略高，但運(yùn)行成本大大降低，主要表現(xiàn)在電費(fèi)節(jié)省和不必投入諧波治理及功率因數(shù)補(bǔ)償裝置節(jié)省的費(fèi)用，僅節(jié)省電費(fèi)一項(xiàng)在一年內(nèi)就可收回增加的設(shè)備投資，從這個(gè)意義上講，AFE雙PWM型變頻器性價(jià)比更高。

從2007年新增設(shè)備或技術(shù)改造設(shè)備總量來看，70%~80%變頻器都采用了AFE控制變頻器。隨著時(shí)間的推移和人們投資理念的改變，將會(huì)有更大比例的設(shè)備采用AFE控制變頻器。

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，除了交流電機(jī)定子變頻控制外，國內(nèi)也在嘗試交流繞線電機(jī)轉(zhuǎn)子變頻控制方式，這樣就可以實(shí)現(xiàn)通過低壓變頻器控制高壓電機(jī)，使原來的TKD系列礦井提升機(jī)電氣控制設(shè)備更新?lián)Q代，利用變頻器調(diào)速性能好、節(jié)能效率高及性價(jià)比高的特點(diǎn)，提高礦井提升機(jī)電控制設(shè)備的安全性、可靠性和技術(shù)水平及操控舒適性，使礦井提升機(jī)電氣控制設(shè)備水平產(chǎn)生一個(gè)大的和質(zhì)的飛躍。

篇6

關(guān)鍵詞：礦井提升機(jī)；PLC；控制

中圖分類號(hào)：TP393.08文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1007-9599 (2011) 02-0000-01

PLC of Mine Hoist Control Aystem

Zhao Haitao 1, Li Chenghong 2

(1. Jixi Mining Group Safety Training Center, Jixi158100,China;

2. Jixi Mining Group gangue power plants, Jixi158100,China)

Abstract: This paper outside with the current status of mine hoist control is introduced based on elevator control system PLC control principle and the common chain of protection.

Key words:Mine hoist; PLC;Control

一、國內(nèi)提升機(jī)的現(xiàn)狀

（一）交流拖動(dòng)方式

采用串電阻調(diào)速的交流拖動(dòng)方式，有單繩和多繩兩種系列，大都采用改變轉(zhuǎn)差率S的調(diào)速方法，在調(diào)速中產(chǎn)生大量的轉(zhuǎn)差功率，使大量電能消耗在轉(zhuǎn)子附加電阻上，導(dǎo)致調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性變差。極少數(shù)提升機(jī)采用串級(jí)調(diào)速方法，其調(diào)速范圍窄，且投資大。

（二）直流拖動(dòng)方式

我國煤礦采用的晶閘管整流供電的直流提升機(jī)已較普遍，但大多數(shù)為80年代引進(jìn)和90年代中期以前國產(chǎn)的礦井提升機(jī)SCR-D電控系統(tǒng)。這些電控系統(tǒng)，其調(diào)節(jié)控制保護(hù)回路基本上都是模擬形式。這種系統(tǒng)由于受元器件設(shè)計(jì)和制造水平的限制，存在著一定的缺陷。

（三）研制與發(fā)展

1.國產(chǎn)大型直流提升機(jī)及電控系統(tǒng)已逐步完善和推廣使用。

2.大功率變頻調(diào)速電控提升機(jī)效率可達(dá)98%，國內(nèi)組織研究了這種系統(tǒng)并已經(jīng)運(yùn)用到了實(shí)際生產(chǎn)中。

二、PLC硬件組成及原理

可編程控制器PLC主要由電源、CPU、通訊單元、高數(shù)計(jì)數(shù)單元、模擬量I/O單元、數(shù)字量I/O單元等硬件組成。

（一）PLC系統(tǒng)組成

主控PLC系統(tǒng)由電源、CPU、通訊單元、高數(shù)計(jì)數(shù)單元、模擬量I/O單元、數(shù)字量I/O單元等硬件組成。裝在主控柜內(nèi)。帶有輔控PLC的電控系統(tǒng)，輔控PLC系統(tǒng)由電源、CPU、通訊單元、高數(shù)計(jì)數(shù)單元、模擬量I/O單元、數(shù)字量I/O單元等硬件組成。

（二）各單元基本特點(diǎn)

1.電源單元：電源輸入電壓100-240V AC，為PLC提供總線電源及基本電源；

2.CPU單元：CPU單元為PLC的核心，包括有存儲(chǔ)器接口、編程接口等，是程序執(zhí)行的載體。其上插入的存儲(chǔ)器模塊用鋰電池保持RAM內(nèi)容；PLC可在其上設(shè)置為程序執(zhí)行“STOP”或“RUN”方式。

三、控制原理

（一）定子控制回路

當(dāng)井口或井底向機(jī)房發(fā)出開車信號(hào)后，此時(shí)如果主電源和控制電源均已接通；油泵電機(jī)已經(jīng)運(yùn)行；油溫、油壓正常；制動(dòng)手柄、操縱手柄均處于零位，過卷復(fù)位、調(diào)閘轉(zhuǎn)換開關(guān)、檢修換相轉(zhuǎn)換開關(guān)、檢修換擋轉(zhuǎn)換開關(guān)處于正常位置，制動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)處于腳踏位置，并為開動(dòng)提升機(jī)（絞車）作好準(zhǔn)備。在正常情況下，若將制動(dòng)手柄緩緩前推松閘，當(dāng)油壓達(dá)到開閘電壓時(shí)，同時(shí)向前或向后推動(dòng)操縱手柄，主接觸器隨即閉合，主電機(jī)定子接通電源，于是提升機(jī)（絞車）開始正向或反向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而將載荷提升或下放。

（二）轉(zhuǎn)子控制回路

定子回路接通電源后，此時(shí)操縱手柄仍處于給電狀態(tài)，主電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路的附加電阻全部加入，電機(jī)轉(zhuǎn)軸輸出力矩僅為額定力矩的30-40%。此力矩可以消除傳動(dòng)系統(tǒng)的齒輪間隙和平穩(wěn)地拉緊鋼繩以減少?zèng)_擊，也可以輕載啟動(dòng)提升機(jī)（絞車）。此時(shí)提升機(jī)（絞車）穩(wěn)定在預(yù)備級(jí)上運(yùn)行，此時(shí)提升機(jī)（絞車）在輕載時(shí)將產(chǎn)生0.3-0.5米/秒的爬行速度以便檢查井筒和鋼絲繩，以及滿足在斜井提升中礦車在甩車道上爬行。

將操縱手柄逐檔向前或向后推動(dòng)，PLC將根據(jù)啟動(dòng)電流及檔位延時(shí)分別閉合1JC-5JC（或8JC），將電機(jī)轉(zhuǎn)子電阻分段切除，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)備級(jí)向加速級(jí)的轉(zhuǎn)變，電機(jī)逐漸加速。

當(dāng)手柄推至最前端或最后端時(shí)，勻速接觸器（最后一級(jí)加速接觸器）動(dòng)作，全部附加電阻被切除，提升機(jī)（絞車）加速完畢而進(jìn)入等速階段運(yùn)行。

電機(jī)轉(zhuǎn)子的切除是以電流函數(shù)為主，時(shí)間函數(shù)為輔的原則進(jìn)行切換控制。電動(dòng)機(jī)外接電阻級(jí)數(shù)是由所控電動(dòng)機(jī)功率及轉(zhuǎn)子參數(shù)所決定。一般采用5級(jí)或8級(jí)啟動(dòng)電阻。

提升機(jī)（絞車）既可以由低速調(diào)至高速，也可以由高速調(diào)至低速運(yùn)行，這時(shí)只要將操縱手柄推出或拉回至任意一檔位置，提升機(jī)（絞車）就可以穩(wěn)定在該位置相應(yīng)的速度上運(yùn)行。

（三）減速控制

提升機(jī)（絞車）運(yùn)行至減速點(diǎn)（可通過PLC設(shè)定）時(shí)，PLC給出減速信號(hào)，JSJ動(dòng)作，減速鈴聲響和減速指示燈亮，引起絞車司機(jī)注意，同時(shí)絞車自動(dòng)減速至最后兩三個(gè)檔位；絞車司機(jī)接到減速信號(hào)之后，應(yīng)根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，將操縱手柄逐檔收回，使提升機(jī)（絞車）逐漸減速，使電機(jī)降速至爬行速度，等提升機(jī)（絞車）運(yùn)行至終點(diǎn)位置時(shí)，制動(dòng)手柄和操縱手柄應(yīng)迅速拉回零位。在提升機(jī)（絞車）快運(yùn)行至終點(diǎn)，可輔以施可調(diào)機(jī)械閘來降速，一直運(yùn)行到終點(diǎn)位置。

（四）限速保護(hù)回路

當(dāng)提升機(jī)（絞車）進(jìn)入減速運(yùn)行階段，PLC一方面自動(dòng)減擋，另一方面根據(jù)速度給定曲線進(jìn)行限速，減速階段超10%PLC進(jìn)行安全制動(dòng)。

（五）過速保護(hù)回路

1.當(dāng)提升機(jī)（絞車）進(jìn)入等速運(yùn)行階段，測速發(fā)電機(jī)檢測出的電壓信號(hào)，一方面通過變送器送入PLC進(jìn)行處理，超額定速度的15%PLC進(jìn)行安全制動(dòng)；另一方面通過整定過速繼電器GSJ給出過速保護(hù)信號(hào)，GSJ的信號(hào)一個(gè)進(jìn)入硬件安全回路進(jìn)行安全制動(dòng)，另一個(gè)信號(hào)進(jìn)入PLC進(jìn)入軟件安全回路進(jìn)行安全制動(dòng)。

2.當(dāng)提升機(jī)（絞車）進(jìn)入等速運(yùn)行階段，在減速箱或低速軸旁裝有旋轉(zhuǎn)編碼器，用來檢測出繩速度，通過PLC進(jìn)行處理，超額定速度的15%PLC進(jìn)行安全制動(dòng)。

參考文獻(xiàn)：

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篇7

關(guān)鍵詞：PLC 礦井提升 研究

中圖分類號(hào)：TD53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）10（c）-0022-01

礦井提升機(jī)作為礦井運(yùn)輸系統(tǒng)的主要形式之一，作為井上與井下的唯一輸送通道，承擔(dān)著人員、設(shè)備、物料、矸石和煤炭等的運(yùn)輸任務(wù)。礦井提升機(jī)的控制系統(tǒng)基本要求主要體現(xiàn)在：要求平滑調(diào)速且精度高、滿足四象限運(yùn)行、具有行程和速度監(jiān)控功能、具備完善的故障監(jiān)視裝置、設(shè)置可靠地制動(dòng)裝置等幾個(gè)方面。傳統(tǒng)的礦井提升機(jī)調(diào)速控制方式為有級(jí)調(diào)速、調(diào)速精度低、能耗大、范圍小、安全性差、維護(hù)量大且造成電能的大量浪費(fèi)。PLC作為一種新型的的自動(dòng)控制裝置，將PLC技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)代礦井提升機(jī)控制系統(tǒng)中，將提升控制、通信聯(lián)網(wǎng)、故障診斷、監(jiān)視報(bào)警等功能復(fù)合到一個(gè)綜合控制系統(tǒng)中，可以有效解決以上問題。

1 礦井提升機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展與現(xiàn)狀

直流傳動(dòng)即對(duì)直流電動(dòng)機(jī)的速度控制。直流電動(dòng)機(jī)具有良好的調(diào)速特性、較寬的調(diào)速范圍和易于實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行等特點(diǎn)，非常適合在頻繁正反轉(zhuǎn)和需要調(diào)速的礦井提升機(jī)中應(yīng)用。如瑞典、德國等國家大多采用直流提升機(jī)。

交流傳動(dòng)即對(duì)交流電動(dòng)機(jī)的速度進(jìn)行控制。20世紀(jì)70年代西門子公司發(fā)明矢量控制的交―直―交變頻原理后，標(biāo)志著交流電機(jī)來代替直流電機(jī)實(shí)現(xiàn)調(diào)速的技術(shù)時(shí)代已經(jīng)到來。在交流變頻裝置中，大都采用微機(jī)控制，由于微機(jī)功能強(qiáng)、速度快、易于實(shí)現(xiàn)監(jiān)視，具有現(xiàn)場診斷功能。如ABB公司、AEG公司和西門子公司等利用微機(jī)實(shí)現(xiàn)的變頻控制，都獲得了成功。

我國在20世紀(jì)50、60年代，控制系統(tǒng)一般采用交流傳動(dòng)方式，這種控制方式技術(shù)簡單、投資少、運(yùn)行維護(hù)容易，但調(diào)速性能差、提升能力差。70年代后期，我國煤炭系統(tǒng)從瑞典、德國、法國等國家引進(jìn)了多臺(tái)晶閘管變流器供電的直流提升機(jī)。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，特別是PLC技術(shù)、變頻器技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制的出現(xiàn)，使得高性能交流提升機(jī)調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，而且交流提升機(jī)控制系統(tǒng)已成為當(dāng)前礦井提升機(jī)控制的主要發(fā)展方向。

2 PLC技術(shù)在礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)中的研究

該控制系統(tǒng)以兩臺(tái)FX3U系列PLC和一臺(tái)變頻器為控制核心，兩臺(tái)PLC一主一從，以通訊的方式交換數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的控制和相關(guān)保護(hù)，變頻器安裝在變頻柜中，實(shí)現(xiàn)對(duì)主電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速和低頻制動(dòng)，系統(tǒng)配置制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻，實(shí)現(xiàn)變頻器四象限運(yùn)行。系統(tǒng)采用編碼器定位和激光定位系統(tǒng)相結(jié)合的方式，用于測定系統(tǒng)的深度和與深度相關(guān)的控制功能。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

（1）工作原理。

系統(tǒng)主電機(jī)采用三相異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速方式，用變頻器改變定子電源頻率實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和調(diào)速。系統(tǒng)的制動(dòng)部分采用液壓站來實(shí)現(xiàn)，通過改變比例電磁閥的供電電流，來調(diào)節(jié)系統(tǒng)油壓的大小，進(jìn)而控制盤型制動(dòng)器的開合程度。制動(dòng)系統(tǒng)具有二級(jí)制動(dòng)功能，保證在井筒中間提升機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)采用二級(jí)制動(dòng)的方式停車;在提升機(jī)到達(dá)井口附近出現(xiàn)故障時(shí)，為了保證事故不會(huì)繼續(xù)擴(kuò)大，安全回路的任何故障，制動(dòng)系統(tǒng)都會(huì)取消二級(jí)制動(dòng)，實(shí)現(xiàn)緊急制動(dòng)。

（2）系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

提升機(jī)控制系統(tǒng)由電動(dòng)機(jī)PLC控制回路、手動(dòng)可調(diào)閘回路、液壓站控制回路、信號(hào)指示回路、故障開車回路和安全保護(hù)回路等環(huán)節(jié)組成，系統(tǒng)為手動(dòng)、半自動(dòng)和自動(dòng)操作。

①操作控制系統(tǒng)主要完成邏輯與模擬操作控制任務(wù)。采用一臺(tái)PLC，其主要功能是執(zhí)行操作程序。來自系統(tǒng)各部分的邏輯信號(hào)直接引入到PLC的輸入端，模擬信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后引入到PLC的輸入端，通過軟件分析處理后，PLC通過輸出端將控制信號(hào)傳輸?shù)较鄳?yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)控制。

②行程監(jiān)控部分由編碼器檢測系統(tǒng)和激光檢測系統(tǒng)構(gòu)成，系統(tǒng)將提升速度和行程位置轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)送入PLC，經(jīng)PLC中的軟件計(jì)算處理后給出提升容器在井筒中的速度和實(shí)際位置，送到操作臺(tái)監(jiān)視器顯示。

③安全保護(hù)系統(tǒng)有硬件安全回路和軟件安全回路，兩者之間相互冗余與閉鎖，一條斷開時(shí)，另外一條同時(shí)斷開。硬件安全回路通過硬件電路實(shí)現(xiàn)，當(dāng)出現(xiàn)硬件故障時(shí)，無論P(yáng)LC是否工作，其安全回路馬上斷開實(shí)現(xiàn)保護(hù)。軟件安全回路在PLC軟件中設(shè)計(jì)，與硬件安全回路相同并同時(shí)動(dòng)作實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的保護(hù)。

（3）現(xiàn)代故障診斷技術(shù)。

現(xiàn)代故障診斷技術(shù)以礦井提升機(jī)為研究對(duì)象，實(shí)現(xiàn)對(duì)提升機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測，判斷提升機(jī)是否出現(xiàn)運(yùn)行質(zhì)量下降或存在故障隱患。提醒工作人員進(jìn)行預(yù)測性設(shè)備維護(hù)、維修，將故障排除在萌芽狀態(tài)，避免人員傷亡和巨大經(jīng)濟(jì)損失，為礦井生產(chǎn)提供安全保障。

3 結(jié)論

綜上所述，基于PLC的現(xiàn)代礦井提升機(jī)控制系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)系統(tǒng)的缺點(diǎn)和不足，將PLC技術(shù)、變頻器技術(shù)及故障診斷技術(shù)與現(xiàn)有電控系統(tǒng)相結(jié)合，滿足提升機(jī)智能化控制的要求。

參考文獻(xiàn)

[1] 蔣衛(wèi)良.高可靠性帶式輸送、提升及控制[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2007.

篇8

[關(guān)鍵詞]礦井提升機(jī)；制動(dòng)系統(tǒng)；閘盤；燒盤

中圖分類號(hào)：TG577 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2015）08-0263-02

在煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)中，礦井提升系統(tǒng)是保證礦井正常運(yùn)作的重要組成部分。而礦井提升系統(tǒng)中制動(dòng)系統(tǒng)的安全可靠工作又是保證礦井提升機(jī)完成提升、下放工作任務(wù)的前提。

礦井提升系統(tǒng)主要由礦井提升機(jī)、電動(dòng)機(jī)、電氣控制系統(tǒng)、安全保護(hù)裝置、提升信號(hào)系統(tǒng)、提升容器、提升鋼絲繩、井架、天輪、井筒裝備及裝、卸載附屬設(shè)備等組成。目前，我國國產(chǎn)單繩纏繞式提升機(jī)有JT和JK兩個(gè)系列：JT系列提升機(jī)滾筒直徑為800～1600mm，又稱為小絞車，主要用于井下運(yùn)輸工作。JK系列提升機(jī)滾筒直徑為2000～5000mm，又稱為大絞車，主要用于地面井口提升工作。其任務(wù)是傳遞動(dòng)力、完成提升和下放任務(wù)。礦井提升機(jī)是礦井進(jìn)行提升工作的主要設(shè)備，其主要由工作機(jī)構(gòu)；制動(dòng)系統(tǒng)；機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)；系統(tǒng)；觀測和操縱系統(tǒng)；拖動(dòng)、控制和安全保護(hù)系統(tǒng)組成。

礦井提升機(jī)的制動(dòng)系統(tǒng)是礦井安全提升運(yùn)輸?shù)淖钪匾h(huán)節(jié)。它由制動(dòng)器（執(zhí)行機(jī)構(gòu)）和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。按制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)分：塊閘和盤閘。塊閘分角移式和平移式。按照傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中傳動(dòng)力的不同，制動(dòng)系統(tǒng)分為液壓式、氣動(dòng)式和彈簧式。目前，大中型礦井的提升機(jī)基本都采用盤閘制動(dòng)器。

它的作用有：

（1）在提升終了或停機(jī)時(shí)，閘住提升機(jī)的滾筒或摩擦輪，即正常停車。

（2）在減速階段及下放重物時(shí)，參與提升機(jī)的控制，即工作制動(dòng)。

（3）當(dāng)發(fā)生事故或緊急情況時(shí)，能迅速且合乎要求地自動(dòng)閘住提升機(jī)，保護(hù)提示系統(tǒng)，即安全制動(dòng)。

（4）雙滾筒提升機(jī)在更換提升水平或更換鋼絲繩和調(diào)繩時(shí)，閘住游動(dòng)滾筒，松開固定滾筒。

它的制動(dòng)力大小主要與以下幾個(gè)因素有關(guān)：

1、 盤閘內(nèi)彈簧的軟硬程度。當(dāng)彈簧過硬時(shí)，會(huì)使松閘油壓力過大，造成液壓系統(tǒng)負(fù)荷較重，當(dāng)彈簧過軟時(shí)，原因有兩個(gè)：一是彈簧材料不佳或使用時(shí)間過長產(chǎn)生疲勞；二是選擇的彈簧較軟即彈簧的壓緊力過小，二者都會(huì)使閘瓦對(duì)閘盤的正壓力過小，導(dǎo)致實(shí)際制動(dòng)力矩達(dá)不到設(shè)計(jì)制動(dòng)力矩，并且系統(tǒng)在松閘時(shí)，液壓站需要較小的系統(tǒng)壓力就可以將閘打開，例如：正常使用時(shí)，制動(dòng)壓力為6MPa，盤閘才能完全打開，當(dāng)彈簧較軟時(shí)，可能只需要5MPa壓力，盤閘就能打開。這樣會(huì)使提升機(jī)在需要制動(dòng)時(shí)出現(xiàn)閘不住的現(xiàn)象，從而造成閘瓦在閘盤表面過長時(shí)間滑過，而使閘瓦、閘盤表面之間產(chǎn)生摩擦、磨損并發(fā)熱。

2、制動(dòng)器閘瓦和閘盤接觸面積。按照《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：閘瓦和閘盤的接觸面積應(yīng)不小于60%。閘瓦和閘盤的接觸面積越小時(shí)，相同制動(dòng)力時(shí)制動(dòng)效果就越差，同時(shí)，也會(huì)使局部接觸處由于摩擦力大而造成磨損嚴(yán)重、溫度急劇升高。

3、制動(dòng)閘盤和閘瓦接觸面的清潔情況。 當(dāng)閘盤上油污過多，閘瓦和閘盤摩擦力就會(huì)減小，造成制動(dòng)不到位。根據(jù)提升機(jī)維護(hù)檢修制度要求：提升機(jī)操作工應(yīng)在停機(jī)狀態(tài)下檢查閘盤、閘瓦表面，如有油污應(yīng)擦拭干凈。

4、閘間隙值大小。《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定的閘間隙應(yīng)不大于2mm，而在實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中一般調(diào)整為1.0～1.5mm。當(dāng)閘間隙過大時(shí)，閘瓦抱住閘盤的空行程時(shí)間加長（失去油壓后，閘瓦貼向閘盤的過程所需要的時(shí)間），導(dǎo)致制動(dòng)不及時(shí)，同時(shí)可能會(huì)造成制動(dòng)有效段壓力減小。閘間隙過小又會(huì)使提升機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)處于制動(dòng)臨界狀態(tài)，使得閘瓦、閘盤之間增加不必要的磨損，從而減少制動(dòng)閘盤、閘瓦的使用壽命。

5、 閘盤偏擺過大對(duì)制動(dòng)力的影響。當(dāng)閘盤偏擺過大時(shí)，在制動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生閘瓦對(duì)閘盤的制動(dòng)力忽大忽小，甚至有時(shí)會(huì)接觸不到閘盤，使制動(dòng)不到位，不能安全、可靠、及時(shí)地實(shí)施制動(dòng)。閘盤偏擺過大的原因主要有以下幾點(diǎn)：

（1）選材問題 制動(dòng)閘制造質(zhì)量差，材料容易變形；

（2）安裝問題 提升機(jī)和制動(dòng)盤安裝不合要求，造成制動(dòng)盤面傾斜；

（3）間隙問題 各閘瓦與制動(dòng)盤間隙長時(shí)間差異過大，造成制動(dòng)盤軸向受力；

（4）檢修問題 各制動(dòng)器彈簧的疲勞程度不同，造成制動(dòng)盤軸向受力；

（5）使用問題 使用不當(dāng)，導(dǎo)致制動(dòng)盤受熱變形。

綜上所述，本人認(rèn)為應(yīng)從以下幾點(diǎn)來考慮控制閘盤溫升，避免溫度過高而導(dǎo)致燒盤事故發(fā)生。

1、 根據(jù)礦井提升要求，選擇合理的制動(dòng)閘蝶形彈簧的剛度參數(shù)。剛度大，制動(dòng)力大；剛度小，制動(dòng)力就小。合理的剛度參數(shù)可以保證合理的制動(dòng)力，而不會(huì)導(dǎo)致溫升過高。

2、安裝制動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，正確貼磨閘瓦保證閘瓦閘盤之間的接觸面積。貼磨各閘瓦，使接觸面積應(yīng)達(dá)到閘瓦全面積的60%以上，其貼磨方法如下：

a）貼磨前，先保證制動(dòng)盤干凈；

b）預(yù)測貼閘皮時(shí)油壓值；

c）預(yù)測各閘瓦（制動(dòng)塊）厚度；為保證閘瓦接觸面積以減少貼磨時(shí)間，并保證閘瓦與制動(dòng)油缸中心線安裝后垂直，可先將閘瓦取下，以閘瓦與滑套貼合面為基準(zhǔn)刨削閘瓦，直到刨平，再裝配到制動(dòng)器上。

d）起動(dòng)主電機(jī)進(jìn)行貼磨閘瓦運(yùn)轉(zhuǎn)（不得掛鋼絲繩和提升容器），貼磨正壓力一般不宜過大，貼磨閘瓦應(yīng)在低速下進(jìn)行。貼磨時(shí)應(yīng)隨時(shí)注意制動(dòng)盤溫度不得超過80℃（用點(diǎn)溫計(jì)測量），以免損傷制動(dòng)盤表面粗糙度。超溫時(shí)應(yīng)停止貼磨，待冷卻后再運(yùn)轉(zhuǎn)。依次斷續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，直到閘瓦接觸面積達(dá)到要求為止。

3、對(duì)提升機(jī)及制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行檢查維護(hù)制度，保持制動(dòng)閘盤和閘瓦接觸面的清潔。

4、正確調(diào)整閘瓦與閘盤的間隙。閘間隙的調(diào)整過程中應(yīng)注意：

a）根據(jù)《規(guī)程》對(duì)閘瓦間隙的要求，將間隙調(diào)至1.0～1.5mm。

b）在調(diào)試制動(dòng)器過程中，若盤形閘的活塞、滑套、碟形彈簧組不靈活，有卡阻現(xiàn)象時(shí)必須進(jìn)行處理，使其靈活可靠。此后若松閘時(shí)間超過0.3秒時(shí)，可將盤式制動(dòng)器的放氣旋塞打開，進(jìn)行放氣即可縮短松閘時(shí)間。

c）在調(diào)整閘瓦與閘盤間隙的過程中，間隙大小確定后，應(yīng)反復(fù)升降液壓站的油壓（即松閘、緊閘），反復(fù)檢查閘瓦間隙大小，使閘瓦間隙符合要求（1～1.5mm）。

d）成對(duì)閘瓦與制動(dòng)盤的間隙，應(yīng)在制動(dòng)盤不同的圓周部位上（等分四點(diǎn)以上）所測得的閘瓦間隙的平均值的差值不得超過0.2毫米，調(diào)整螺栓或調(diào)整螺栓擰緊程度應(yīng)盡量一致，否則將影響制動(dòng)力。

5、《煤礦機(jī)電設(shè)備完好標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定：采用盤形制動(dòng)器的提升機(jī)制動(dòng)盤的端面圓跳動(dòng)不超過1mm。而在提升機(jī)的運(yùn)輸、安裝和使用過程中由于操作不當(dāng)，極易造成制動(dòng)盤的端面圓跳動(dòng)超過了1mm。可用以下方法進(jìn)行修正：

（1）車削法：用車床固定提升機(jī)閘盤，保證車刀對(duì)準(zhǔn)絞車軸心線；將兩半閘盤接口處用銼刀銼削坡口；用百分表量測閘盤偏擺數(shù)據(jù)，繪出曲線圖，確定車削量。將兩罐空載，將大罐放至井底；提升機(jī)緩慢動(dòng)車，大罐上提，速度控制在0.5m/s以內(nèi)，由專業(yè)車工找正車刀架，對(duì)好車刀；先車削閘盤外側(cè)，將閘盤最外緣制動(dòng)閘盤不接觸處先車削1mm，以便車削閘盤工作部分時(shí)退刀；根據(jù)車削需要，絞車速度控制在1m/s以內(nèi)，由制動(dòng)盤偏擺最大處微量車削，車削掉閘盤偏擺曲線峰尖和谷底；車削時(shí)，每次進(jìn)刀量控制在0.1mm，單邊總車削量不超過1mm；大罐每提升到位為一個(gè)車削循環(huán)，在大罐到位前退出車刀，再將大罐下放到-550水平后進(jìn)行第二循環(huán)車削；邊車削邊用百分表量測閘盤偏擺，符合要求后停止車削；車削后表面粗糙度達(dá)不到1.6um時(shí)，在車刀架上固定粒度為46#的砂輪進(jìn)行磨削，保證表面粗糙度符合要求；閘盤外側(cè)車削好后，將車刀架移至閘盤內(nèi)側(cè)，用同樣方法車削內(nèi)側(cè)；重新調(diào)整閘瓦間隙，動(dòng)車試運(yùn)轉(zhuǎn)，各部分正常后恢復(fù)正常提升。（2）加墊法：對(duì)制動(dòng)盤加銅皮進(jìn)行調(diào)整。將制動(dòng)盤均分為8等分，用信號(hào)筆標(biāo)清測點(diǎn)。提升機(jī)慢速運(yùn)行，用百分表連續(xù)進(jìn)行測量5次，讀出每個(gè)測點(diǎn)的讀數(shù)，求取平均值；提前將施工用的墊片及工器具準(zhǔn)備好；配好每個(gè)螺栓處需加墊片，標(biāo)示清楚；在需要拆除的螺栓上涂油或噴螺栓松動(dòng)劑；將提升鋼絲繩拉至斜巷上口，保持空勾頭；打開盤形制動(dòng)器，調(diào)整前端三組盤形制動(dòng)器閘瓦間隙至最大；制動(dòng)壓力降為零，關(guān)閉前端制動(dòng)器油管上截止閥；拆除兩半制動(dòng)盤限位平鍵，動(dòng)車將一半制動(dòng)盤轉(zhuǎn)至前端，松開螺栓，留出10mm間隙；用銅錘敲打制動(dòng)盤，撬棍插入制動(dòng)盤與滾筒之間縫隙中，讓制動(dòng)盤與滾筒間閃出5mm縫隙；將配制好的墊片按標(biāo)示插入制動(dòng)盤和滾筒間；緊固制動(dòng)盤螺栓，用力矩扳手找正螺栓的扭矩大于500N?m；動(dòng)車將另一半制動(dòng)盤轉(zhuǎn)至前端，用同樣方法調(diào)整另一半制動(dòng)盤；重新用百分表測量制動(dòng)盤偏擺數(shù)值，小于1mm為合格，否則重新調(diào)整。

加墊法適合調(diào)整閘盤變形量不大的制動(dòng)盤，車削法適合調(diào)整閘盤變形量較大的場合。

目前利用電子技術(shù)對(duì)閘間隙、閘盤偏擺、彈簧疲勞程度都進(jìn)行了較為可靠的實(shí)時(shí)檢測。當(dāng)檢測到閘間隙過大時(shí)，可以通過調(diào)整閘盤來減小閘間隙；彈簧疲勞后，應(yīng)及時(shí)更換彈簧。而如果閘盤偏擺過大時(shí)，需要在現(xiàn)場二次修正閘盤，一方面需要停產(chǎn)維修，另一方面目前國內(nèi)能夠維修閘盤的技術(shù)人員很少。因此防微杜漸是最好的辦法。

當(dāng)前的提升機(jī)電控系統(tǒng)都是PLC控制的現(xiàn)代化系統(tǒng)，制動(dòng)閘只是在停車和緊急制動(dòng)時(shí)起作用，一般制動(dòng)盤并不會(huì)發(fā)熱，所以目前司機(jī)和維修人員常忽視對(duì)制動(dòng)盤溫度觀察。

但是根據(jù)一些礦井發(fā)生過的燒壞制動(dòng)盤的故障事故進(jìn)行事后分析可以看到：

1、閘間隙調(diào)節(jié)過?。?/p>

2、松閘電信號(hào)減小而使松閘油壓減??；

3、液壓站油箱漏油造成松閘油壓不足；

4、某組閘盤管路漏油。

篇9

關(guān)鍵字：礦井提升機(jī)；故障診斷；系統(tǒng)維護(hù)

煤礦生產(chǎn)中應(yīng)用的機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量將直接影響著煤礦工作人員的安全，影響著煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，尤其是提升機(jī)。提升機(jī)對(duì)使用過程和維護(hù)方法有著很高的要求，合理的使用和維護(hù)，可以保證提升機(jī)按照要求準(zhǔn)確、快速的抵達(dá)位置，提高礦井系統(tǒng)運(yùn)行的高效長久。如今煤礦行業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)大功率、高負(fù)載、快速提升系統(tǒng)的需求越來越多，對(duì)懸停功能、安全制動(dòng)距離、爬行中穩(wěn)定、低速的要求也越來越高，因此，正確使用提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)，準(zhǔn)確判斷提升機(jī)的機(jī)械故障，以及采取合理的維護(hù)措施亟不可待。

1 礦井提升機(jī)的概況

礦井提升機(jī)，是煤礦生產(chǎn)過程中不可缺少的機(jī)械設(shè)備之一。提升機(jī)的使用與維護(hù)將對(duì)礦井工作人員、礦井生產(chǎn)的安全性造成直接影響，對(duì)礦井的經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)效率造成直接的影響。通常情況下，機(jī)械設(shè)備完成煤礦采集工作，并將煤裝入特定的煤車之后，利用提升機(jī)將采集好的煤通過煤車拖到礦井地面上，其中裝煤的煤車與火車相似，也是分車廂，只是煤車廂相對(duì)于火車的車廂而言，體積小，高度低。礦井口處有一個(gè)絞車提升機(jī)，電機(jī)通過減速器帶動(dòng)卷筒，使其轉(zhuǎn)動(dòng)，并用鋼絲繩將其纏繞數(shù)圈，在把煤車車廂分別掛在卷軸兩側(cè)，電機(jī)通電、運(yùn)轉(zhuǎn)，這樣就可以通過斜井將裝滿煤的車廂拖上來，同時(shí)通過斜井把另外一個(gè)空的煤車車廂放入礦井中，空的煤車車廂放入礦井中，不會(huì)出現(xiàn)空行程，不僅提升煤礦的提升效率，而且可以平衡負(fù)載。上述工作內(nèi)容需要提升機(jī)不斷的正向轉(zhuǎn)動(dòng)和反向轉(zhuǎn)動(dòng)，而且提升機(jī)轉(zhuǎn)速的變化一定要規(guī)律，可以利用轉(zhuǎn)子串電阻進(jìn)行調(diào)速。

2 提升機(jī)常見故障以及維護(hù)

2.1 提升機(jī)控制系統(tǒng)故障

礦井提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)常見故障如表1所示。根據(jù)故障程度，可以劃分為輕故障、一般故障、重故障，其中，輕故障，當(dāng)提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)發(fā)生輕故障時(shí)，完成提升任務(wù)之后，開車故障不能再次發(fā)生，提升機(jī)繼續(xù)完成本次提升工作，但是完成本次任務(wù)之后，關(guān)閉提升機(jī)開車信號(hào)，直至故障被解除；一般故障，當(dāng)提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)發(fā)生一般故障時(shí)，降低電氣系統(tǒng)運(yùn)行速度，之后抱閘發(fā)生停車故障，提升機(jī)不可以繼續(xù)工作，直至故障解除；當(dāng)提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)發(fā)生重故障時(shí)，應(yīng)該及時(shí)切斷安全回路，制動(dòng)閘實(shí)施安全制動(dòng)，其中可以實(shí)施的安全制動(dòng)可以為恒減速安全制動(dòng)、一級(jí)安全制動(dòng)或者是二級(jí)安全制動(dòng)等，之后不可以讓提升機(jī)再次進(jìn)入到工作狀態(tài)，直至故障被解除。

2.2 常見故障診斷

礦井提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)發(fā)生故障的原因可能是與提升機(jī)相連的機(jī)械設(shè)備不同心或者是震蕩過大，此外，直流調(diào)速裝置或者是變頻器使用的測速機(jī)或者是編碼器出現(xiàn)故障也可能引起提升機(jī)故障的產(chǎn)生，故障的具體表現(xiàn)為，提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)的電流、速度時(shí)快時(shí)慢，電流波動(dòng)大，提升機(jī)出現(xiàn)異常的聲響，嚴(yán)重的甚至?xí)痣姍C(jī)和控制系統(tǒng)的不正常的震動(dòng)。故障解決的方案如下：正確將提升機(jī)與測速機(jī)或者是編碼器連接在一起，選擇恰當(dāng)?shù)耐亩龋苊馓嵘龣C(jī)電氣系統(tǒng)劇烈的震動(dòng)，如果故障比較嚴(yán)重，可以選擇更換測速機(jī)或者是編碼器，如果故障解除，則證明是測速機(jī)或者是編碼器出現(xiàn)問題。

對(duì)于直流調(diào)速系統(tǒng)而言，可以通過示波器對(duì)波頭的有無進(jìn)行判斷，檢查調(diào)速裝置器件的觸發(fā)回路，當(dāng)多繩摩擦式提升機(jī)等速運(yùn)行時(shí)在行程中某幾個(gè)固定位置有電流的波動(dòng)，或者是速度有一個(gè)輕微的跟隨調(diào)整波動(dòng)，則表明提升機(jī)電氣控制直流調(diào)速系統(tǒng)出現(xiàn)故障。該故障的產(chǎn)生大多是因?yàn)樨?fù)荷變化引起電流發(fā)生變化造成的，具體故障原因可能是繩槽深度不一致，鋼絲繩負(fù)荷不平衡，也有可能是某一個(gè)固定的位置罐道比較卡，負(fù)載變大，對(duì)此，要仔細(xì)檢查位置罐道，重新更換車?yán)K槽，同時(shí)用精確度高的儀器進(jìn)行相關(guān)的檢驗(yàn)。

2.3 重故障的保護(hù)措施

重故障相關(guān)保護(hù)保護(hù)措施包括綜合過卷保護(hù)、井筒開關(guān)故障保護(hù)，其中綜合過卷保護(hù)指的是，設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，提升容器到達(dá)停車位置后，礦井提升機(jī)會(huì)自動(dòng)抱閘停止運(yùn)行，當(dāng)出現(xiàn)沒有停車提升機(jī)繼續(xù)運(yùn)行現(xiàn)象時(shí)，進(jìn)行過卷保護(hù)，避免事故的發(fā)生，之后斷開安全回路，提升機(jī)安全制動(dòng)完成。

3 提升機(jī)的維護(hù)方法

由于礦機(jī)設(shè)備的局限性，礦機(jī)提升機(jī)不得不長時(shí)間運(yùn)行，因此，盡量避免頻繁的對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行啟停操作。礦井系統(tǒng)中有比較多的繼電器，其中一部分繼電器用于系統(tǒng)控制，另外一部分繼電器起到隔離的作用。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)表示，礦井提升機(jī)每天可運(yùn)行高達(dá)四百次，運(yùn)行次數(shù)越高，對(duì)繼電器的質(zhì)量要求也就越高，避免繼電器出現(xiàn)吸合不牢，或者是觸電接觸不良等情況。

設(shè)備運(yùn)行溫度越高，故障發(fā)生率也就越高，因此，應(yīng)該定期對(duì)散熱設(shè)備進(jìn)行檢測，確保能正常的排熱，散熱風(fēng)機(jī)是主要的散熱裝置。避免散熱裝置的進(jìn)風(fēng)口或者是出風(fēng)口被堵塞，影響礦井設(shè)備的散熱情況，進(jìn)而削弱礦井生產(chǎn)主要設(shè)備的準(zhǔn)確性和使用壽命。定期檢測設(shè)備端子接線處的緊固程度，避免接線端出現(xiàn)松動(dòng)或者是脫落引起線路接觸不良情況。當(dāng)設(shè)備使用環(huán)境充斥著漏電或者是腐蝕性粉塵時(shí)，應(yīng)該定期對(duì)設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行除塵操作，與此同時(shí)，做好設(shè)備的防護(hù)措施。對(duì)于動(dòng)作頻繁的接觸器等元件而言，周期性的檢查觸電接觸情況，避免由于觸電氧化引起的虛接故障。每當(dāng)程序發(fā)生變動(dòng)時(shí)，應(yīng)注意備份PLC程序和監(jiān)控程序。定期對(duì)測速機(jī)和編碼器安裝情況進(jìn)行檢測，保證安裝緊固。為了使礦井提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)得到安全可靠的運(yùn)行，應(yīng)該定期對(duì)其進(jìn)行相關(guān)檢測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，并采取補(bǔ)救措施。

參考文獻(xiàn)：

[1]李玉林.新型礦井提升機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].煤礦機(jī)械PKU，2009， 30（3）.

篇10

關(guān)鍵詞：超聲波傳感器；礦井提升機(jī)；減速段

在煤礦企業(yè)進(jìn)行煤礦的采挖生產(chǎn)過程中，礦井提升機(jī)是其中的重要設(shè)備，提升機(jī)運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定可靠性與安全性，直接關(guān)系到煤礦企業(yè)的采礦生產(chǎn)以及經(jīng)濟(jì)收益。現(xiàn)在很多礦井的提升機(jī)處在爬行段與減速段時(shí)對(duì)于速度的控制能力比較差，經(jīng)常會(huì)發(fā)生在減速段提升機(jī)控制不穩(wěn)定和?？课恢貌粔蚓珳?zhǔn)等現(xiàn)象，大大增加了提升系統(tǒng)的機(jī)械沖擊力，使得系統(tǒng)的運(yùn)行壽命減少，從而很大程度上使得系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性與安全性降低了。

一、現(xiàn)有礦井提升系統(tǒng)的弊端

目前大多數(shù)實(shí)現(xiàn)礦井提升機(jī)減速段速度的方案為通過動(dòng)桿連接深度指示器和提升機(jī)的主軸，通過安裝有凸輪板的減速圓盤然后一起轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)提升機(jī)到達(dá)減速段時(shí)，凸輪板就會(huì)壓動(dòng)自整角機(jī)，然后按照凸輪板的曲線進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，最終將自整角機(jī)的輸出電壓送給電氣控制裝置系統(tǒng)。該系統(tǒng)方案有下面幾個(gè)缺點(diǎn)。（1）該種系統(tǒng)的提升機(jī)的減速主要是依靠凸輪板的外形進(jìn)行控制，然而這樣的凸輪板的外形都不規(guī)則，這就使得在對(duì)其的制作加工過程中工藝復(fù)雜，不容易加工。（2） 很明顯，凸輪板與自整角機(jī)要進(jìn)行物理接觸，則就使得在使用過程中容易受到外界各種因素的干擾，從而影響輸出電平的穩(wěn)定性，從而導(dǎo)致在減速段的運(yùn)行穩(wěn)定性，造成對(duì)提升裝置的物理沖擊，增加了額外負(fù)荷。（3）由于自整角機(jī)的額定工作電壓為110伏，因而需要單獨(dú)的電源為其進(jìn)行供電，這在某種程度上增加了器件與發(fā)生故障的因素，而且其輸出的電壓范圍為交流0～50伏，需要通過將此交流電壓變?yōu)橹绷餍盘?hào)才能提供給PLC控制芯片，另外其輸出的電壓的精度度不高。

二、利用超聲波傳感器的提升系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

針對(duì)上述的這些缺點(diǎn)，現(xiàn)采用非接觸式測量的超聲波測距傳感器，其額定電壓小，不易受到外界因素的干擾，而且能夠輸出4～20mA的標(biāo)準(zhǔn)直流信號(hào)給PLC芯片，從而在提升機(jī)的減速段能夠保證提升機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定與控制精度，有效保證了礦井的生產(chǎn)安全。

（一）利用超聲波進(jìn)行測距的基本原理。主要是在測量距離上利用超聲波的反射原理。其反射原理如下： 由換能晶片產(chǎn)生并發(fā)射超聲波出去后，波在傳播的途中由于目標(biāo)的阻擋作用進(jìn)而產(chǎn)生反射波，然后反射波發(fā)射到換能晶片上，通過內(nèi)部傳感器等對(duì)超聲波的發(fā)射時(shí)刻與到達(dá)時(shí)刻的時(shí)間進(jìn)行插值計(jì)算，就非常容易的得兩點(diǎn)之間的距離D：

D=c*（t/2）

其總，c代表空氣中的超聲波的速度；t則表示超聲波在收發(fā)兩點(diǎn)之間的時(shí)間差。

（二）減速段的提升機(jī)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)采用超聲波發(fā)射原理測量距離方法，現(xiàn)利用可編程邏輯控制單元、超聲波傳感器以及變頻器對(duì)減速段的提升機(jī)進(jìn)行速度控制系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計(jì)，其系統(tǒng)原理概況框圖如下所示：

如上圖所示，礦井的提升機(jī)在到達(dá)停車位置的過程中，超聲波測距傳感其會(huì)為PLC的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊實(shí)時(shí)提供測量電流信號(hào)，PLC芯片將信號(hào)提取后經(jīng)過減速曲線算法計(jì)算出減速段的提升機(jī)應(yīng)當(dāng)具有的速度信號(hào)，從而將此信號(hào)通過相關(guān)轉(zhuǎn)換送給變頻器，進(jìn)而對(duì)電動(dòng)機(jī)的速度進(jìn)行控制。

（三）本系統(tǒng)中的硬件選型要求。（1）對(duì)超聲波測距傳感器的型號(hào)規(guī)格要求：選擇的超聲波測距傳感器的輸出電壓要與

PLC芯片所需的的供電電壓保持一致，并使得輸出的電流信號(hào)的強(qiáng)度為4～20mA，這樣對(duì)于傳感器獲得模擬量采集模塊和電源的反饋信號(hào)較為有利。根據(jù)如上要求，現(xiàn)選取S18U1A超聲波測距傳感器。（2）對(duì)PLC及其擴(kuò)展模塊的選型要求：根據(jù)實(shí)際需要，現(xiàn)選取西門子公司的S7-300系列的芯片，具有標(biāo)準(zhǔn)的

CPU314，內(nèi)置一個(gè)RS485接口；擴(kuò)展輸入輸出口選擇SM323，擴(kuò)展模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊需選SM331；擴(kuò)展模數(shù)轉(zhuǎn)換器選用SM332。

三、提升機(jī)減速段的減速曲線算法分析

把超聲波測距傳感器使用為測量模塊，那么系統(tǒng)中用到的凸輪板就完全可以直接加工成三角形狀，并把此凸輪板固定在深度指示器的減速圓盤上，并把超聲波傳感器的檢測面設(shè)定為凸輪板的斜邊，再將傳感器安裝固定在凸輪斜邊右邊的支架上。如圖2所示：

為了滿足《煤礦安全規(guī)程》中的相關(guān)規(guī)定要求，以及能夠在井口處能夠安全穩(wěn)步停車，現(xiàn)對(duì)該系統(tǒng)中的減速曲線算法進(jìn)行分析。假設(shè)提升機(jī)減速度為a，提升機(jī)的額定速度為v0，減速距離為s0，則有如下公式：

當(dāng)提升機(jī)的額定速度一定的情況下，在滿足上述不等式以及到達(dá)預(yù)定位置時(shí)的速度不超過2m/s的條件下，可對(duì)減速度a與減速距離s0進(jìn)行修正。那么有滿足如下函數(shù)式：

該控制系統(tǒng)的控制模塊所需的數(shù)字量、速度以及位移之間有下面的關(guān)系：SM331的分辨率為12位，其相應(yīng)數(shù)字量為0到4096；而超聲波測距傳感器S18UIA的輸出的直流電流則為4至20mA，能夠檢測到的動(dòng)態(tài)距離范圍為30到300mm。通過上面的數(shù)據(jù)就能夠把數(shù)字量與模擬量之間的關(guān)系表達(dá)出來為：

m=4096/（20～4），那么傳感器所能檢測到的距離與模擬量的關(guān)系可表示成n=（300～30）/（20～4）。如果按照檢測距最大為300 mm來加工制造凸輪板，那么凸輪板的尺寸將會(huì)有非常大，這將會(huì)對(duì)深度指示器的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大影響，通過相應(yīng)的測試試驗(yàn)，超聲波檢傳感器所能測距的最佳動(dòng)態(tài)范圍可為30 到210 mm之間。

現(xiàn)規(guī)定提升機(jī)的額定速度為2.5m/s，停車時(shí)的速度為0，減速度為0.2m/s，則可算出減速位移為15.6m；按照SM331移動(dòng)后的數(shù)字量與上述公式，有如下公式

進(jìn)而PLC算出d0=（2560/2.5）*v，將此數(shù)據(jù)量送至SM332，然后SM332輸出標(biāo)準(zhǔn)的電流控制信號(hào)控制變頻器，從而最終實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的運(yùn)行速度進(jìn)行有效控制。

在提升機(jī)減速段的系統(tǒng)中采用超聲波測距傳感器作為距離采集的手段，以西門子公司的PLC控制芯片為控制核心，開發(fā)出一套能夠?qū)μ嵘龣C(jī)在減速段的速度進(jìn)行有效、穩(wěn)定的控制的單元系統(tǒng)，能夠克服傳統(tǒng)提升機(jī)控制系統(tǒng)在減速段的諸多缺陷，大大提高了提升機(jī)在減速段的性能。

參考文獻(xiàn)：