張海軍

（山西煤炭運銷集團(tuán)錦瑞煤業(yè)有限公司， 山西 呂梁 033000）

引言

架空乘人裝置主要用于礦井斜巷、平巷運送人員，通過電動機帶動減速機上的摩擦輪驅(qū)動，采用架空的無極循環(huán)鋼絲繩作為牽引承載。鋼絲繩主要靠尾部張緊裝置進(jìn)行張緊，沿途依托繩輪支撐，以維持鋼絲繩在托輪間的饒度和張力，抱索器將乘人吊椅與鋼絲繩連接并隨之做循環(huán)運行從而實現(xiàn)運送人員的目的，是煤礦上常用的人員輸送設(shè)備。為了確保架空乘人裝置在滿載工況下的穩(wěn)定運輸需求，其均采用了大功率電機進(jìn)行驅(qū)動運行，在實際運行過程中架空乘人裝置多數(shù)情況下均是輕載運行，但電機保持恒功率輸出，造成了嚴(yán)重的資源浪費，不利于煤礦生產(chǎn)企業(yè)的節(jié)能降耗[1]。本文通過對架空乘人裝置運行全過程進(jìn)行分析后，提出了一種智能控制的架空乘人裝置節(jié)能控制裝置，其采用專門的傳感器設(shè)備，能夠?qū)芸粘巳搜b置上人員的分布情況進(jìn)行分析，自動調(diào)整驅(qū)動電機的輸送功率和轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)最大限度的節(jié)能運行。根據(jù)實際應(yīng)用表明該節(jié)能控制裝置能夠極大提升架空乘人裝置運行的經(jīng)濟(jì)性，同時該系統(tǒng)還具有遠(yuǎn)程控制能力，實現(xiàn)對架空乘人裝置運行情況的實時監(jiān)控，確保設(shè)備的運行安全性，對提升煤炭生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益具有一定的作用。

1 架空乘人裝置節(jié)能控制裝置結(jié)構(gòu)

架空乘人裝置節(jié)能控制裝置的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示[2]。由圖1 可知，其主要包括了一系列的傳感器設(shè)備，用于對架空乘人裝置上的人員情況和電機的運行情況進(jìn)行監(jiān)控，PLC 控制裝置作為架空乘人裝置的控制核心，用于根據(jù)各傳感器設(shè)備的監(jiān)測結(jié)果對驅(qū)動電機的運行情況進(jìn)行調(diào)整，同時該控制裝置還具備過載保護(hù)、斷電急停、閉鎖保護(hù)等，利用優(yōu)化的運行控制程序?qū)崿F(xiàn)對架空乘人裝置的運行控制。

該架空乘人裝置控制裝置的控制核心在于，傳感器設(shè)備自動對架空乘人裝置上的人員分布情況進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)監(jiān)測到有人乘坐時，控制驅(qū)動電機啟動，同時架空乘人裝置將人員集中到設(shè)備的端部或者尾部，特別在下行的過程中會將人員集中在端部，最大限度地利用設(shè)備和人員的重力勢能[3]，滿足節(jié)能控制需求。當(dāng)系統(tǒng)的傳感器設(shè)備在規(guī)定的時間內(nèi)（約3 min）未監(jiān)控到有人時，系統(tǒng)將啟動停止信號，暫停架空乘人裝置的運行，為了防止誤判斷，在架空乘人裝置時設(shè)置人工啟動器，滿足特殊情況下人員的控制需求，確保架空乘人裝置的運行安全。

為了提升該節(jié)能控制裝置在正常運行過程中的節(jié)能運行，在系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置了一個變頻器設(shè)備，PLC 控制裝置內(nèi)設(shè)置了不同人員數(shù)量和分布情況下的架空乘人裝置運行控制邏輯，能夠根據(jù)不同的工況控制變頻器輸出不同的變頻電流，實現(xiàn)對驅(qū)動電機輸出功率的靈活調(diào)整，極大提升了架空乘人裝置在不同工況下的適應(yīng)性。

2 節(jié)能控制裝置硬件結(jié)構(gòu)

該節(jié)能控制裝置需要長期在煤礦井下惡劣的工況下運行，因此對控制裝置硬件結(jié)構(gòu)的可靠性和靈敏性要求極高，特別是變頻器設(shè)備，其工作時的穩(wěn)定性和可靠性直接關(guān)系到整個節(jié)能控制裝置工作的有效性，因此在進(jìn)行硬件結(jié)構(gòu)選型時需要綜合考慮井下的高濕、高塵、高電磁干擾和耗能等因素。通過對

多種變頻器和控制器設(shè)備的分析，最終選取了

FR-D700 型變頻器[4]設(shè)備和PLC 控制器，在變頻器和PLC 控制器的外側(cè)設(shè)置了防爆外殼，滿足煤礦井下的防爆要求。同時由于井下存在較高的電磁干擾，因此在選擇數(shù)據(jù)傳輸信號電纜時應(yīng)該選取具有雙屏蔽防護(hù)層的電纜設(shè)備，確保監(jiān)控數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)陌踩院头€(wěn)定性，節(jié)能控制裝置的接線示意圖如圖2所示[5]。

圖2 節(jié)能控制裝置接線示意圖

如圖2 所示，該硬件結(jié)構(gòu)系統(tǒng)內(nèi)，采用了扁平直線式的綜合控制模式，優(yōu)點是數(shù)據(jù)處理及時，能夠滿足對架空乘人裝置快速靈活控制的需求，但是缺點是各處按鈕均通過一個連接電纜控制，當(dāng)出現(xiàn)故障或者接觸不良時易導(dǎo)致人工現(xiàn)場控制的失靈，但考慮到該節(jié)能控制裝置具有遠(yuǎn)程控制、緊急制動等保護(hù)措施，因此對于其缺點可忽略。

3 結(jié)論

針對架空乘人裝置運行過程中能耗高、運行經(jīng)濟(jì)性低的缺陷，提出了一種架空乘人節(jié)能控制裝置，該控制裝置以變頻器和PLC 控制裝置為核心，采用大量傳感器設(shè)備對架空乘人裝置上的人員分布情況進(jìn)行監(jiān)測，然后根據(jù)監(jiān)測結(jié)果自動選擇相應(yīng)的控制運行程序，控制驅(qū)動電機的輸出功率，滿足不同工況下節(jié)能運行的需求，根據(jù)實際應(yīng)用表明：

1）傳感器設(shè)備自動對架空乘人裝置上的人員分布情況進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)監(jiān)測到有人乘坐時，控制驅(qū)動電機啟動，在下行的過程中會將人員集中在端部，最大限度地利用設(shè)備和人員的重力勢能，滿足節(jié)能控制需求。

2）當(dāng)系統(tǒng)的傳感器設(shè)備在規(guī)定的時間內(nèi)（約3 min）未監(jiān)控到有人時，系統(tǒng)將啟動停止信號，暫停架空乘人裝置的運行，滿足節(jié)能控制需求。

3）PLC 控制裝置內(nèi)設(shè)置了不同人員數(shù)量和分布情況下的架空乘人裝置運行控制邏輯，能夠根據(jù)不同的工況控制變頻器輸出不同的變頻電流，實現(xiàn)對驅(qū)動電機輸出功率的靈活調(diào)整。