申 濤

（山西潞安工程有限公司，山西 長(zhǎng)治 046100）

礦用無(wú)極繩牽引絞車是煤礦輔助運(yùn)輸系統(tǒng)中的重要運(yùn)輸設(shè)備，在長(zhǎng)距離、大傾角、多變坡、大噸位運(yùn)輸情況下應(yīng)用非常廣泛，對(duì)于液壓整體支架的運(yùn)輸具有較好的運(yùn)輸效果。當(dāng)前潞安集團(tuán)常村煤礦110kW無(wú)極繩絞車的電機(jī)仍然采用直啟或可控硅降壓軟啟等啟動(dòng)方式，從多年來(lái)的實(shí)踐結(jié)果來(lái)看以往的啟動(dòng)方式無(wú)法滿足無(wú)極繩絞車大負(fù)荷變速控制的應(yīng)用，因此必須對(duì)可控硅降壓軟啟進(jìn)行變頻控制系統(tǒng)的改造。

1 變頻控制系統(tǒng)的組成及原理

無(wú)極繩絞車變頻控制系統(tǒng)的組成見(jiàn)圖1所示，主要由操作臺(tái)、變頻器、速度傳感器、信號(hào)基臺(tái)、信號(hào)急?？刂葡?、過(guò)卷開關(guān)等組成。

操作臺(tái)對(duì)變頻器、傳感器、漏泄系統(tǒng)、打點(diǎn)系統(tǒng)的狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行采集和處理，根據(jù)相應(yīng)的采集信息來(lái)對(duì)變頻器進(jìn)行功能指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)極繩絞車的啟停、換向、調(diào)速、抱閘等動(dòng)作。

2 變頻控制系統(tǒng)的功能分析

該變頻控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)控制、保護(hù)、顯示、語(yǔ)音提示、應(yīng)急運(yùn)行的功能?？刂乒δ埽鹤冾l控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)無(wú)極繩絞車的啟停、急停控制，輕載、重載控制，變頻調(diào)速控制及上行、下行控制。保護(hù)功能：變頻控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)極繩絞車發(fā)生運(yùn)行故障后能立即停止運(yùn)行。顯示功能：變頻控制系統(tǒng)提供全面、直觀的雙重顯示功能，工作人員可以及時(shí)地了解和掌握設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)以及運(yùn)行軌跡。語(yǔ)音提示功能：變頻控制系統(tǒng)根據(jù)事前設(shè)置的程序，當(dāng)無(wú)極繩絞車運(yùn)行在井下的危險(xiǎn)位置時(shí)，可以自動(dòng)發(fā)出相應(yīng)的安全語(yǔ)音提示信號(hào)，及時(shí)地提醒絞車操作人員進(jìn)行速度控制。應(yīng)急運(yùn)行功能：當(dāng)設(shè)備運(yùn)行出現(xiàn)故障后，變頻控制系統(tǒng)可根據(jù)應(yīng)用運(yùn)行功能，通過(guò)直接控制磁力啟動(dòng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)絞車的啟停及正反轉(zhuǎn)，保障無(wú)極繩絞車的連續(xù)工作。

3 變頻控制系統(tǒng)在無(wú)極繩絞車中的改造分析

3.1 改造過(guò)程分析

能夠?qū)崿F(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正傳、反轉(zhuǎn)、停止及各項(xiàng)保護(hù)，多段速調(diào)節(jié)是梭車運(yùn)行的主要目的。變頻器是將660V交流電整流成直流電，再將直流電逆變成可調(diào)節(jié)的交流電，其中需要先完成整流側(cè)的“使能”，再對(duì)逆變側(cè)進(jìn)行“使能”，這樣變頻器才可以開始工作。根據(jù)以上幾個(gè)主要要求進(jìn)行了以下改造：

（1）變頻器整流側(cè)的使能。將變頻器RGN使能JX1.2端子與變頻器+24V整流側(cè)公共端JX1.4端子直聯(lián)，讓變頻器主回路得電后，變頻器整流側(cè)直接使能。

（2）變頻器逆變側(cè)的使能。為保證梭車既能在啟動(dòng)時(shí)逆變側(cè)能使能，也要讓梭車在停止后變頻器逆變側(cè)使能斷開，應(yīng)將變頻器使能回路端子JX1.6與JX2.4并聯(lián)在梭車正轉(zhuǎn)KA4與反轉(zhuǎn)KA5的常開接點(diǎn)上，這樣按正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)按鈕時(shí)KA4或KA5吸合，變頻器逆變側(cè)都能進(jìn)行使能，按停止按鈕時(shí)KA4或KA5斷開，變頻器逆變側(cè)使能也隨之?dāng)嚅_。

（3）梭車的正轉(zhuǎn)。將變頻器正向運(yùn)行回路端子JX1.5與JX2.4并聯(lián)到控制箱內(nèi)正轉(zhuǎn)繼電器KA4的常開點(diǎn)9#與10#端子。按下正轉(zhuǎn)按鈕KA4吸合，KA4常閉點(diǎn)9與10閉合，此時(shí)變頻器正向運(yùn)行回路端子JX1.5與JX2.4接通，梭車開始正轉(zhuǎn)。

（4）梭車的反轉(zhuǎn)。將變頻器反向運(yùn)行回路端子JX1.8與JX2.4并聯(lián)到控制箱內(nèi)反轉(zhuǎn)繼電器KA5的常開點(diǎn)11#與12#端子。按下反轉(zhuǎn)按鈕KA5吸合，KA5常閉點(diǎn)11#與12#閉合，此時(shí)變頻器反向運(yùn)行回路端子JX1.8與JX2.4接通，梭車開始反轉(zhuǎn)。

（5）梭車的停止。由PLC控制箱本身的程序控制正、反轉(zhuǎn)繼電器的斷開來(lái)實(shí)現(xiàn)停車。按下停止按鈕，KA4或KA5斷開，KA4與KA5已閉合的常開點(diǎn)斷開，與其并聯(lián)的變頻器逆變側(cè)使能回路端子JX1.6與JX2.4也隨之?dāng)嚅_，變頻器逆變側(cè)使能結(jié)束，梭車停止運(yùn)行。

圖1 變頻控制系統(tǒng)的組成示意圖

為使梭車可靠運(yùn)行，又在觸摸屏上接入對(duì)變頻器整流側(cè)故障及逆變側(cè)故障的復(fù)位，設(shè)置了多段速，能讓棱車在三種不同的速度下運(yùn)行。另外，還在機(jī)頭與機(jī)尾設(shè)置了過(guò)卷等保護(hù)。

3.2 變頻器、電抗器及電動(dòng)機(jī)的主回路接線圖

變頻器、電抗器及電動(dòng)機(jī)接線圖如圖2所示。

圖2 變頻器、電抗器及電動(dòng)機(jī)接線圖

PLC主機(jī)箱、觸摸屏及變頻器接線圖如圖3所示。

圖3 PLC主機(jī)箱、觸摸屏及變頻器接線圖

4 關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點(diǎn)

變頻器沒(méi)有配備配套的操作臺(tái)，所以不能直接控制變頻器，而變頻器與PLC控制箱不是成套設(shè)備，故程序已經(jīng)做好的PLC控制箱外接點(diǎn)無(wú)法直接與淮南萬(wàn)泰的變頻器進(jìn)行連接。因此，如果不對(duì)電控接線進(jìn)行改造，兩套設(shè)備是不能夠直接配合工作的。此工作的關(guān)鍵技術(shù)在于：如何在沒(méi)有配備變頻器操作臺(tái)的情況下，將不是成套設(shè)備的變頻器與PLC控制箱連接，使整部梭車能實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止、加速、減速、變頻器使能、故障復(fù)位閘電機(jī)啟停以及故障返回等各項(xiàng)功能。創(chuàng)新點(diǎn)在于故障點(diǎn)的返回與多段速的選擇。將變頻器故障點(diǎn)返回加入控制箱，提高了設(shè)備的安全穩(wěn)定性。多段速的選擇給梭車提供了三種速度，司機(jī)可以根據(jù)梭車的載重量及梭車路的上下坡、彎道等各種情況來(lái)調(diào)節(jié)梭車的運(yùn)行速度。

5 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐應(yīng)用及效果分析

常村煤礦8103工作面巷道設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為1400m，上坡坡度為7～13°，當(dāng)前該工作面有一部ZZ9900/29.5/50型高端液壓支架需要整體搬遷，該支架重32t。經(jīng)技術(shù)分析，公司決定采用110kW無(wú)極繩絞車配合變頻控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)該液壓支架的搬遷工作。

32t高端液壓支架運(yùn)輸方案設(shè)計(jì)：在無(wú)極繩絞車運(yùn)送液壓支架過(guò)程中，將無(wú)極繩絞車變頻控制系統(tǒng)的操作臺(tái)設(shè)定在重載模式下，此時(shí)電動(dòng)機(jī)頻率為30Hz，運(yùn)行速度為0.5m/s，工作人員現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)無(wú)極繩絞車運(yùn)行實(shí)況操作手柄調(diào)節(jié)絞車的運(yùn)行速度。在變頻系統(tǒng)的控制下，該無(wú)極繩絞車的啟動(dòng)過(guò)程平穩(wěn)，運(yùn)行過(guò)程平穩(wěn)，在上坡、下坡、彎道等節(jié)點(diǎn)位置，絞車在變頻系統(tǒng)的控制下能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)減速，保證絞車的安全穩(wěn)定通過(guò)。從運(yùn)輸現(xiàn)場(chǎng)的情況來(lái)看，絞車在運(yùn)輸過(guò)程中可以實(shí)現(xiàn)泄漏通信急停、打點(diǎn)急停、過(guò)卷保護(hù)等多種行動(dòng)措施，可以有效保障絞車及運(yùn)輸設(shè)備的安全性和穩(wěn)定性。絞車在空車轉(zhuǎn)臺(tái)下，變頻控制系統(tǒng)的操作臺(tái)設(shè)定在輕載模式下，此時(shí)電動(dòng)機(jī)頻率為50Hz，運(yùn)行速度為1m/s，可有效地提高絞車在空車狀態(tài)下的運(yùn)行速度，提高運(yùn)輸效率。

本次采用變頻系統(tǒng)控制無(wú)極繩絞車運(yùn)送液壓支架的作業(yè)效果理想，ZZ9900/29.5/50型液壓支架的運(yùn)行作業(yè)僅用25d就完成了126個(gè)液壓支架的整體搬遷。變頻控制系統(tǒng)的應(yīng)用保障了無(wú)極繩絞車的運(yùn)行安全，有效地提高了運(yùn)輸系統(tǒng)的效率。