劉迎新，陳宗橋

（山東魯泰控股集團(tuán)有限公司太平煤礦，山東 鄒城 273517）

煤礦絞車(chē)電氣控制變頻技術(shù)應(yīng)用

劉迎新，陳宗橋

（山東魯泰控股集團(tuán)有限公司太平煤礦，山東 鄒城 273517）

煤礦絞車(chē)可以說(shuō)是煤礦生產(chǎn)流程中的重要組成部分，在煤礦生產(chǎn)工作中有著極其重要的作用。近些年來(lái)，隨著煤礦規(guī)模的不斷增大，絞車(chē)的規(guī)模也逐漸擴(kuò)大，高頻率操作引起的設(shè)備能耗過(guò)高，安全性降低等問(wèn)題也越來(lái)越嚴(yán)重。變頻技術(shù)的出現(xiàn)極大程度上的緩解了這一問(wèn)題，并且有效的提升了生產(chǎn)效率，簡(jiǎn)化了煤礦生產(chǎn)操作，提高了穩(wěn)定性。本文就煤礦絞車(chē)電氣控制變頻技術(shù)展開(kāi)分析論述，希望可以起到一定的借鑒作用。

煤礦生產(chǎn)；絞車(chē)；電氣控制；變頻技術(shù)

絞車(chē)普遍存在于各類(lèi)型的煤礦生產(chǎn)中，是煤礦生產(chǎn)運(yùn)輸?shù)谋匾O(shè)備之一，所以通過(guò)電氣控制改造提升絞車(chē)工作的安全性、穩(wěn)定性以及經(jīng)濟(jì)性，對(duì)煤礦行業(yè)未來(lái)的發(fā)展有著重要的意義。從目前來(lái)看，我國(guó)相關(guān)部門(mén)出臺(tái)了一系列的法律法規(guī)來(lái)對(duì)絞車(chē)的電氣控制安全進(jìn)行嚴(yán)格約束，以此來(lái)引起各煤礦企業(yè)對(duì)安全生產(chǎn)的高度重視，推動(dòng)變頻技術(shù)在煤礦行業(yè)的廣泛應(yīng)用。

1 絞車(chē)設(shè)備控制概述

絞車(chē)本身是一種起重設(shè)備，通過(guò)設(shè)備上的鋼絲繩轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)物體進(jìn)行牽引操作。由于絞車(chē)設(shè)備本身體積較小，可起重的重量高等特點(diǎn)而受到了煤礦生產(chǎn)行業(yè)的青睞。絞車(chē)在煤礦生產(chǎn)中一般用于煤礦的運(yùn)輸，人員的升降，設(shè)備的移動(dòng)等方面，絞車(chē)的應(yīng)用極大程度上降低了煤礦工作人員的工作強(qiáng)度，提升了煤礦的生產(chǎn)效率。近些年來(lái)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展越來(lái)越快，煤礦企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模也越來(lái)越大，這在一定程度上增加了生產(chǎn)強(qiáng)度，絞車(chē)操作越來(lái)越頻繁，設(shè)備運(yùn)行能耗增加、安全性降低等問(wèn)題也隨之產(chǎn)生。所以針對(duì)目前絞車(chē)在煤礦生產(chǎn)中普遍存在的問(wèn)題，對(duì)變頻控制系統(tǒng)的研究就顯得尤為重要，通過(guò)良好的變頻控制，簡(jiǎn)化絞車(chē)操作，提升絞車(chē)工作的精確性以及安全性，在一定程度上提升煤礦生產(chǎn)效率。

絞車(chē)設(shè)備的可控制變頻技術(shù)的核心設(shè)備是可編程序控制器，它是專(zhuān)門(mén)為工業(yè)設(shè)計(jì)而產(chǎn)生的電子控制系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)控制器進(jìn)行內(nèi)部編程來(lái)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的設(shè)備進(jìn)行定時(shí)、自動(dòng)控制、檢測(cè)等操作。可編程控制器其內(nèi)部采用了高靈活性、高可靠性的模塊化結(jié)構(gòu)，使得自身的編程操作較為簡(jiǎn)化，并且通俗易懂對(duì)編程人員的專(zhuān)業(yè)知識(shí)要求普遍低于其他控制設(shè)備。從目前可控制編程設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，運(yùn)用可控制變頻的絞車(chē)設(shè)備要遠(yuǎn)比傳統(tǒng)的繼電控制設(shè)備生產(chǎn)效率高，提高了生產(chǎn)過(guò)程中的安全性、穩(wěn)定性，在一定程度上增加了煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

2 PLC電控系統(tǒng)組成及運(yùn)行分析

2.1 電控系統(tǒng)組成

可編程控制器主要是由電源模塊、中央處理器、貯存設(shè)備以及外部拓展設(shè)備組成。PLC根據(jù)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同又分為固定式與組合式兩種。固定式可編程控制器顧名思義其是一個(gè)不可進(jìn)行拆卸的整體，這種控制器的靈活性較低，而且一旦機(jī)器出現(xiàn)故障維修難度系數(shù)較大。組合式的可編程控制器靈活程度相比較前者來(lái)說(shuō)較高，可以按照一定的規(guī)則進(jìn)行組合，另外還具有更高的外部拓展性，其應(yīng)用的范圍也比較廣泛。

2.2 系統(tǒng)運(yùn)行分析

首先是絞車(chē)設(shè)備的啟動(dòng)工作，對(duì)于絞車(chē)設(shè)備的啟動(dòng)需要同時(shí)滿(mǎn)足開(kāi)車(chē)信號(hào)、速度信號(hào)、以及開(kāi)車(chē)方向才能進(jìn)行啟動(dòng)工作，當(dāng)滿(mǎn)足上述條件時(shí)，拉動(dòng)工作閘絞車(chē)才能正常啟動(dòng)。絞車(chē)的運(yùn)行過(guò)程是由系統(tǒng)的初始化開(kāi)始的，需要操作人員對(duì)設(shè)備的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)及運(yùn)行的關(guān)鍵位置進(jìn)行設(shè)置，當(dāng)設(shè)備開(kāi)始集中控制操作時(shí)，還需要對(duì)設(shè)備回路是否安全正常進(jìn)行判斷，一旦設(shè)備中的安全回路出現(xiàn)問(wèn)題，控制系統(tǒng)將通過(guò)對(duì)安全閘進(jìn)行控制來(lái)斷開(kāi)液壓電源，中斷絞車(chē)運(yùn)行。系統(tǒng)對(duì)故障判斷的程度不同其處理方式也會(huì)有所不同，當(dāng)系統(tǒng)判斷為輕度故障時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)終端開(kāi)車(chē)信號(hào)的傳輸，使得設(shè)備無(wú)法接受到開(kāi)車(chē)信號(hào)而無(wú)法運(yùn)行。如果系統(tǒng)安全回路一切正常則判斷是否有開(kāi)車(chē)信號(hào)。在絞車(chē)正常啟動(dòng)后，設(shè)備將按照之前設(shè)定的運(yùn)行速度進(jìn)行運(yùn)行，此時(shí)系統(tǒng)開(kāi)始對(duì)同步點(diǎn)以及校正系數(shù)進(jìn)行判斷，并開(kāi)始執(zhí)行燈測(cè)試程序，將前面的工作指示全部傳輸?shù)街甘緹糁?，為設(shè)備的操作人員提供相應(yīng)的操作指示。最后，系統(tǒng)會(huì)對(duì)中斷時(shí)間記性自動(dòng)判斷，如果已經(jīng)到了中斷時(shí)間系統(tǒng)將執(zhí)行程序來(lái)完成了編碼器的計(jì)算速度并自行返回，如果沒(méi)有則重新開(kāi)始。

3 煤礦絞車(chē)電氣控制系統(tǒng)的技術(shù)性能

（1）節(jié)能效果明顯。①系統(tǒng)采用變頻控制方式，變頻器根據(jù)負(fù)載需要，自動(dòng)輸出合適的功率，大大降低了不必要的能量耗損。②采用回饋式制動(dòng)的方式，可把再生電能回饋回電網(wǎng)，節(jié)能效果特別明顯。③采用回饋式制動(dòng)的方式，可把再生電能回饋回電網(wǎng)，節(jié)能效果特別明顯。

（2）可靠的力矩控制功能。此系統(tǒng)采用專(zhuān)為提升機(jī)械而設(shè)計(jì)的專(zhuān)業(yè)變頻器，能精確的控制輸出轉(zhuǎn)矩，最大輸出轉(zhuǎn)矩可達(dá)300%，完全滿(mǎn)足提升機(jī)重載啟動(dòng)的要求。系統(tǒng)停車(chē)時(shí)，實(shí)現(xiàn)零速抱閘，減少閘閉合時(shí)的振動(dòng)及抱閘磨損，停車(chē)更加平穩(wěn)。

（3）實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速?？梢詽M(mǎn)足用戶(hù)在多段速度上的使用，解決了傳統(tǒng)串電阻方式速度段范圍小的弊端。

（4）友好的人機(jī)界面（觸摸屏）。具備提升機(jī)速度、深度等的顯示，操作直觀簡(jiǎn)便，駕馭輕松自如。

（5）先進(jìn)的PLC控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用國(guó)際知名品牌的可編程控制器（PLC），且可以滿(mǎn)足不同客戶(hù)的要求，系統(tǒng)更為可靠，降低維護(hù)量。

（6）安全保護(hù)及聯(lián)鎖性能。安全回路決定了提升機(jī)的運(yùn)行條件，只有當(dāng)具備開(kāi)車(chē)條件及設(shè)備運(yùn)行正常后，才允許開(kāi)車(chē)；安全回路接收了提升設(shè)備所有故障保護(hù)信號(hào)，一旦有故障發(fā)生，立即自動(dòng)采取緊急制動(dòng)。

（7）綜合優(yōu)勢(shì)。①提高礦井提升設(shè)備的安全性，可靠性，降低了設(shè)備的故障率，提高了整體的生產(chǎn)能力及工作效率。②降低了對(duì)設(shè)備的維護(hù)維修成本，減輕了操作人員的的勞動(dòng)強(qiáng)度。③根據(jù)提升機(jī)工藝的控制要求及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)提升設(shè)備的啟動(dòng)、運(yùn)行、加速、減速及停車(chē)等過(guò)程的準(zhǔn)確控制，保持提升設(shè)備可靠且平穩(wěn)運(yùn)行。④安全穩(wěn)定的半自動(dòng)及手動(dòng)控制，可滿(mǎn)足系統(tǒng)控制工藝及所有安全聯(lián)鎖保護(hù)的要求。⑤合理的設(shè)計(jì)，使機(jī)電配合協(xié)調(diào)，系統(tǒng)設(shè)備安全可靠性高。⑥在對(duì)老系統(tǒng)進(jìn)行改造時(shí)，將繞線(xiàn)式電機(jī)轉(zhuǎn)子短路，取消了滑環(huán)，大大減少了電機(jī)維修量。

4 絞車(chē)電氣控制變頻技術(shù)應(yīng)用經(jīng)濟(jì)效益分析

從目前我國(guó)各煤礦企業(yè)電氣控制變頻技術(shù)的應(yīng)用來(lái)看，各企業(yè)都在一定程度上增加了經(jīng)濟(jì)效益，并有了加大變頻技術(shù)應(yīng)用力度的趨勢(shì)。電氣控制變頻技術(shù)的實(shí)質(zhì)性目的是通過(guò)智能化的變頻控制來(lái)進(jìn)一步加大絞車(chē)在生產(chǎn)過(guò)程中的安全性以及生產(chǎn)效率，從而在一定程度上增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

（1）顯著的降低了運(yùn)行成本。在傳統(tǒng)的煤礦生產(chǎn)中，絞車(chē)設(shè)備運(yùn)行成本主要來(lái)源于采購(gòu)成本、能源消耗成本、以及日常維護(hù)維修成本，其中設(shè)備的能源消耗所帶來(lái)的成本是占比最大的。筆者根據(jù)實(shí)際的數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用電氣控制變頻技術(shù)的絞車(chē)設(shè)備可以節(jié)省能源消耗35%左右，在能源匱乏的今天，這一數(shù)字有著極其重要的意義。另外隨著煤礦生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，絞車(chē)設(shè)備的工作強(qiáng)度也越來(lái)月的，高頻率的使用加快了設(shè)備損耗，電氣控制變頻技術(shù)的應(yīng)用在很大程度桑降低了設(shè)備損耗，在一定程度上降低維修維護(hù)費(fèi)用。

（2）提高絞車(chē)設(shè)備的運(yùn)行精度。電氣控制變頻技術(shù)應(yīng)用還增加了絞車(chē)對(duì)自身負(fù)載的控制精度，保證了絞車(chē)輸出滿(mǎn)足絞車(chē)的負(fù)載量，降低了不必要的能源損耗。另外利用變頻技術(shù)對(duì)絞車(chē)的運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行介入，控制絞車(chē)設(shè)備的電機(jī)速度隨著負(fù)載量的變化而變化，這也在一定程度上增加了絞車(chē)設(shè)備的運(yùn)行精度，提升工作效率。

（3）延長(zhǎng)絞車(chē)的使用壽命。電氣控制變頻技術(shù)可以對(duì)絞車(chē)設(shè)備在設(shè)備啟動(dòng)、運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行正確調(diào)節(jié)，從而有效的減少在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中因?yàn)閰?shù)不匹配而對(duì)電子設(shè)備及機(jī)械部件造成沖擊，加大設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中的損耗程度，增加設(shè)備的運(yùn)行精準(zhǔn)性以及可靠性，從而在一定程度上增加絞車(chē)設(shè)備的使用壽命，增加煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)論

綜上所述，本文對(duì)煤礦生產(chǎn)中絞車(chē)電氣控制變頻技術(shù)進(jìn)行分析論述，從文中的分析我們可以看出，電氣控制變頻技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)成為了我國(guó)煤礦行業(yè)的改革的風(fēng)向標(biāo)。本文只是對(duì)絞車(chē)設(shè)備的電氣控制變頻技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析，而實(shí)際上該技術(shù)已經(jīng)在煤礦生產(chǎn)行業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，例如通風(fēng)機(jī)、水泵等設(shè)備也都取得了良好的應(yīng)用效果，所以電氣控制變頻技術(shù)對(duì)煤礦行業(yè)未來(lái)的發(fā)展有著極其重要的作用。筆者還希望可以和相關(guān)工作者一起努力，共同推動(dòng)我國(guó)煤礦行業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

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