導(dǎo)語：礦井提升機(jī)制動(dòng)控制系統(tǒng)研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：針對礦井提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)控制邏輯復(fù)雜、制動(dòng)速度慢、柔性差、沖擊大的不足，提出了一種新的礦井提升機(jī)制動(dòng)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過系統(tǒng)監(jiān)測模塊對提升機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，根據(jù)運(yùn)量和運(yùn)行速度自動(dòng)匹配最佳的制動(dòng)特性曲線，將控制信息傳遞給比例溢流閥模塊，通過精確控制閥口的大小，實(shí)現(xiàn)對制動(dòng)力的無級調(diào)節(jié)，滿足對提升機(jī)柔性制動(dòng)的需求。根據(jù)實(shí)際驗(yàn)證，新的制動(dòng)系統(tǒng)能夠?qū)⒅苿?dòng)速度提升79.3%，將制動(dòng)時(shí)的沖擊降低88.5%，顯著提升了提升機(jī)制動(dòng)的靈敏性和穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：提升機(jī)；制動(dòng)系統(tǒng)；比例溢流閥；柔性制動(dòng)

提升機(jī)是用于礦井人員和物料提升的專用設(shè)備，在提升的過程中需要根據(jù)各種情況進(jìn)行制動(dòng)操作，滿足物料和人員的運(yùn)輸需求。由于提升機(jī)的制動(dòng)系統(tǒng)為液壓控制，通過換向閥控制油液的運(yùn)行方向和流量，在實(shí)際使用過程中存在著控制靈敏性差、制動(dòng)速度慢、沖擊大的不足，不僅限制了提升效率的進(jìn)一步提高，而且頻繁地制動(dòng)沖擊給提升系統(tǒng)造成了較大的安全隱患，已經(jīng)無法滿足提升機(jī)系統(tǒng)高效、安全制動(dòng)的需求。因此，提出了一種新的礦井提升機(jī)制動(dòng)控制系統(tǒng)，以提升狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)為基礎(chǔ)，以電磁比例溢流閥控制為核心，通過系統(tǒng)監(jiān)測模塊對提升機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，根據(jù)運(yùn)量和運(yùn)行速度自動(dòng)匹配最佳的制動(dòng)特性曲線，將控制信息傳遞給比例溢流閥模塊，通過精確控制閥口的大小，靈活地調(diào)整液壓油的流量和工作壓力，從而精確控制制動(dòng)力矩，滿足不同情況下柔性制動(dòng)的需求。

1提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)需求分析

針對提升機(jī)制動(dòng)時(shí)的實(shí)際情況，為了滿足柔性制動(dòng)和快速制動(dòng)的需要，提升機(jī)制動(dòng)控制系統(tǒng)需要具備以下功能：1）控制油液輸出量的閥體應(yīng)具有極高的調(diào)節(jié)靈敏性，確保根據(jù)控制信號能夠快速進(jìn)行換向和閥芯開度大小的精確調(diào)整。在系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)置兩個(gè)平級的控制回路，當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)故障后能夠快速的切換到另一個(gè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)無停頓切換。2）系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對提升機(jī)運(yùn)行過程中的提升速度、提升重量、提升機(jī)電流、油液溫度、壓力等的實(shí)時(shí)監(jiān)測，確保對提升系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測的準(zhǔn)確性。3）故障自動(dòng)檢測、記錄和報(bào)警功能，系統(tǒng)能夠?qū)ΡO(jiān)測結(jié)果自動(dòng)進(jìn)行匹配分析，及時(shí)識別出異常信號并進(jìn)行故障報(bào)警和記錄，為維修人員提供故障定位和故障原因分析，實(shí)現(xiàn)故障的快速鎖定和排除。

2提升機(jī)制動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

根據(jù)現(xiàn)有礦井提升機(jī)控制系統(tǒng)的不足和對礦井提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)的需求分析，本文所提出的提升機(jī)制動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示[1]。由圖1可知，該提升機(jī)制動(dòng)控制系統(tǒng)主要包括了狀態(tài)監(jiān)測模塊、數(shù)據(jù)分析模塊（主控單片機(jī)）、執(zhí)行模塊和監(jiān)測終端模塊（監(jiān)控計(jì)算機(jī)）四個(gè)部分。在實(shí)際工作中，狀態(tài)監(jiān)測模塊通過各類傳感器設(shè)備對提升機(jī)運(yùn)行時(shí)的提升速度、提升重量、提升機(jī)電流、油液溫度、壓力等的實(shí)時(shí)監(jiān)測，將監(jiān)測結(jié)果傳輸數(shù)據(jù)分析模塊內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，對提升機(jī)當(dāng)前的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行判斷，獲取最佳的制動(dòng)特性曲線，然后將各類控制信號轉(zhuǎn)換為電信號實(shí)現(xiàn)對各制動(dòng)單元的統(tǒng)一控制。通過對比例溢流閥開口狀態(tài)的調(diào)整來實(shí)現(xiàn)對制動(dòng)閘瓦制動(dòng)力的調(diào)整，在調(diào)整時(shí)通過加速度傳感器對制動(dòng)加速度進(jìn)行測量，將測量結(jié)果再返回到數(shù)據(jù)分析模塊內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對制動(dòng)力的閉環(huán)反饋調(diào)整，最終實(shí)現(xiàn)對提升機(jī)的柔性制動(dòng)，減少在制動(dòng)過程中的沖擊。監(jiān)測終端模塊主要是指監(jiān)控中心內(nèi)的監(jiān)控終端，主要將監(jiān)測結(jié)果實(shí)時(shí)顯示在控制中心內(nèi)，便于監(jiān)控人員實(shí)時(shí)掌握提升機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，在緊急情況下還可以直接下達(dá)控制指令，實(shí)現(xiàn)人工干預(yù)控制，確保特殊情況下的運(yùn)行安全。

3比例溢流閥控制邏輯

該制動(dòng)控制系統(tǒng)的核心在于能否快速的對比例溢流閥的開口狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，滿足快速、精確的調(diào)整要求，結(jié)合提升機(jī)制動(dòng)的實(shí)際需求，本文所提出的比例溢流閥控制邏輯如圖2所示。由圖2可知，當(dāng)數(shù)據(jù)分析模塊發(fā)出調(diào)節(jié)指令后，指令以PWM（脈沖寬度調(diào)制）波[2]的形式傳輸?shù)椒唇有逗赡K內(nèi)，由功率放大模塊對控制信號進(jìn)行比例放大處理，然后將處理后的信息傳遞到比例溢流閥控制裝置內(nèi)，電流采樣模塊會對比例溢流閥內(nèi)的電流進(jìn)行采樣分析，若電流大于系統(tǒng)保護(hù)電路斷開，避免過大的電流信號導(dǎo)致溢流閥開度過大，同時(shí)系統(tǒng)將采樣結(jié)構(gòu)再傳遞給數(shù)據(jù)分析模塊，對控制信號進(jìn)行閉環(huán)反饋處理，確保了對比例溢流閥開度調(diào)整的精確性。

4調(diào)整控制模塊

在提升機(jī)制動(dòng)過程中，系統(tǒng)接收到制動(dòng)控制信號后需要及時(shí)控制液壓系系統(tǒng)調(diào)整供液模式，滿足快速制動(dòng)控制的需求，其調(diào)整靈敏性和準(zhǔn)確性直接決定了系統(tǒng)制動(dòng)的速度和安全性，該制動(dòng)控制系統(tǒng)中的調(diào)整控制邏輯如圖3所示[3]。由圖3可知，該系統(tǒng)采用了降低輸出的PWM波占比的方式來降低作用在線圈上開啟電壓的目的，實(shí)現(xiàn)了既能夠控制換向閥可靠的換向，又能夠快速達(dá)到開啟電壓，提升換向靈敏性的目的。在工作的過程中系統(tǒng)首先給出控制信號，利用PWM波來控制驅(qū)動(dòng)芯片的工作狀態(tài)，當(dāng)給出的為執(zhí)行動(dòng)作信號后，系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電磁換向閥進(jìn)行換向，系統(tǒng)中的狀態(tài)反饋電路將電磁換向閥的執(zhí)行情況再次返回到控制中心，經(jīng)過和執(zhí)行信號的對比后判斷是否調(diào)整到位，并根據(jù)判斷結(jié)果實(shí)現(xiàn)對換向閥的二次調(diào)整，滿足快速、靈敏、可靠的換向調(diào)整目的。

5制動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測模塊

系統(tǒng)在工作時(shí)，需要對制動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并將監(jiān)測結(jié)果返回到控制中心，確保整機(jī)的制動(dòng)效果，為了確保對制動(dòng)系統(tǒng)監(jiān)測的可靠性、靈敏性，該制動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測裝置的整體結(jié)構(gòu)如圖4所示[4]。由圖4可知，該制動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測模塊主要是通過對液壓站和磐石制動(dòng)閘各處的動(dòng)作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，從而對制動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行雙重判斷，避免制動(dòng)時(shí)因振動(dòng)等因素導(dǎo)致的判斷失效，確保對制動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測的準(zhǔn)確性，同時(shí)當(dāng)檢測到系統(tǒng)出現(xiàn)故障后能夠自動(dòng)記錄故障位置并對故障原因進(jìn)行快速判斷，提升故障排除速度。通過對該提升機(jī)制動(dòng)控制系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用，其制動(dòng)時(shí)，從發(fā)出控制信號到執(zhí)行制動(dòng)指令，其實(shí)際時(shí)間約為0.12s，比優(yōu)化前的0.58s提升了約79.3%，在制動(dòng)過程中的最大制動(dòng)沖擊力由最初的4.6kN降低到了目前的0.552kN降低了約88.5%，顯著提升了提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)在工作時(shí)的穩(wěn)定性和靈敏性。

6結(jié)論

1）提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)具有監(jiān)測準(zhǔn)確性、調(diào)整靈敏性，故障自動(dòng)檢測、記錄和報(bào)警功能；2）提升機(jī)制動(dòng)控制系統(tǒng)主要包括了狀態(tài)監(jiān)測模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、執(zhí)行模塊和監(jiān)測終端模塊四個(gè)部分，能夠?qū)崿F(xiàn)對系統(tǒng)工作狀態(tài)的準(zhǔn)確監(jiān)測、快速調(diào)整、故障快速報(bào)警和識別，滿足制動(dòng)安全性需求；3）新的提升機(jī)制動(dòng)控制系統(tǒng)，能夠?qū)⑻嵘龣C(jī)制動(dòng)時(shí)的反應(yīng)速度提升79.3%，將在不同工況下的制動(dòng)沖擊降低88.5%，有效地提升了礦井提升機(jī)的制動(dòng)靈敏性和可靠性。

參考文獻(xiàn)

[1]宋俊毅，陳斌.論礦井提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)安全可靠性分析[J].國防制造技術(shù)，2017（3）：51-52.

[2]康永玲.基于PWM技術(shù)的電液比例控制系統(tǒng)的研究及應(yīng)用[J].煤礦機(jī)電，2017（2）：28-32.

[3]徐俊,張新.基于LabVIEW的礦井提升機(jī)智能綜合后備保護(hù)裝置[J].礦山機(jī)械，2009，30（3）：119-121.

[4]胡昔兵.一種礦井提升機(jī)恒減速安全制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[J].有色設(shè)備，2018（2）：4-7．

作者：郭鑫 單位：山西陽泉華陽二礦機(jī)電工區(qū)維運(yùn)四隊(duì)