王俊錫

(陽(yáng)煤一礦機(jī)電工區(qū)，山西 陽(yáng)泉 45008)

引言

煤礦副井提升機(jī)作為聯(lián)系井下和地面的通道，是煤礦上的一種關(guān)鍵機(jī)電設(shè)備，主要負(fù)責(zé)人員和設(shè)備的運(yùn)輸需求，其運(yùn)行時(shí)的安全性和穩(wěn)定性直接關(guān)系到人員的生命安全。傳統(tǒng)的副井提升機(jī)在制動(dòng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊作用，給提升鋼絲繩和機(jī)架造成較大的影響，降低了副井提升設(shè)備的使用壽命和經(jīng)濟(jì)性。特別是隨著煤礦對(duì)生產(chǎn)效率要求的不斷提升，提升機(jī)的運(yùn)行速度不斷加快，在制動(dòng)過(guò)程中的不穩(wěn)定因素劇增，給煤礦的人員運(yùn)輸造成了極大的安全隱患。因此，提出一種新型的煤礦副井提升機(jī)變頻調(diào)速裝置，該裝置通過(guò)變頻調(diào)速器對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)行情況進(jìn)行控制，設(shè)置變頻調(diào)速控制曲線，滿足副井提升機(jī)在不同制動(dòng)條件下的平穩(wěn)制動(dòng)要求。

1 副井提升機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)

該副井提升機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)以中央處理單元為核心，通過(guò)對(duì)設(shè)置在副井提升機(jī)上各類(lèi)傳感器所監(jiān)測(cè)的信息分析，自動(dòng)對(duì)提升機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行判斷，同時(shí)根據(jù)行程情況自動(dòng)選擇最佳的變頻調(diào)速控制曲線，實(shí)現(xiàn)對(duì)提升機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和平穩(wěn)運(yùn)行的綜合控制，顯著提升副井提升機(jī)的運(yùn)行安全和經(jīng)濟(jì)性。

該變頻調(diào)速控制系統(tǒng)主要包括監(jiān)測(cè)控制單元、中央處理單元、調(diào)節(jié)控制單元三個(gè)部分組，監(jiān)測(cè)控制單元主要包括限位開(kāi)關(guān)、手動(dòng)開(kāi)關(guān)、光電傳感器、感應(yīng)式接近開(kāi)關(guān)、編碼器等，用于對(duì)礦井提升機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。中央處理單元主要是用于對(duì)監(jiān)控結(jié)果進(jìn)行分析，下達(dá)調(diào)節(jié)控制指令，調(diào)節(jié)控制單元主要是根據(jù)中央處理單元發(fā)出的調(diào)節(jié)控制指令進(jìn)行繼電器、電磁閥、變頻器輸出信號(hào)控制，滿足對(duì)提升機(jī)運(yùn)行狀態(tài)調(diào)整的需求。該變頻調(diào)速控制裝置以CPU為核心，具有防爆、數(shù)據(jù)更新便捷、擴(kuò)展性好、穩(wěn)定性高的優(yōu)點(diǎn)。

2 變頻控制器結(jié)構(gòu)及工作原理

該煤礦副井提升機(jī)變頻調(diào)速控制的基礎(chǔ)在于變頻控制裝置對(duì)提升機(jī)運(yùn)行狀況的變頻調(diào)節(jié)控制，該變頻控制裝置主要包括了控制部分和主電路部分，控制部分主要是控制系統(tǒng)對(duì)中央處理單元所發(fā)出的調(diào)節(jié)控制信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將其變?yōu)楣ゎl交流電信號(hào)，進(jìn)入到該控制單元內(nèi)，然后控制系統(tǒng)電流發(fā)出驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)，完成一次完整的整流逆變過(guò)程，將交流電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娦盘?hào)，通過(guò)對(duì)直流電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，賦予調(diào)節(jié)控制信號(hào)，然后再經(jīng)過(guò)一次逆變過(guò)程將控制信號(hào)以工頻交流信號(hào)的形式進(jìn)行輸出，實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻控制單元的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)控制，使其輸出滿足控制要求的變頻控制信號(hào)，控制副井提升機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)按照設(shè)定的調(diào)節(jié)控制模式進(jìn)行運(yùn)行，該變頻調(diào)速控制裝置的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 煤礦副井提升機(jī)變頻控制器結(jié)構(gòu)示意圖

3 副井提升機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的應(yīng)用

為了對(duì)該副井提升機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用效果進(jìn)行分析，本文以某礦提升機(jī)為驗(yàn)證對(duì)象，對(duì)其控制系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化改造，其副井提升機(jī)的提升距離為515m，根據(jù)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的控制原則，在經(jīng)過(guò)大量的驗(yàn)證后，所設(shè)計(jì)的提升過(guò)程中的變頻調(diào)速控制曲線如圖2所示。

圖2 煤礦副井提升機(jī)變頻調(diào)速控制曲線

由圖2可知，該變頻調(diào)速控制曲線包括了初加速段、加速段、等速段、減速段和爬行段五個(gè)部分，初加速段、爬行段均為“S”型控制曲線，能夠確保在初加速段運(yùn)行的平穩(wěn)性，降低對(duì)提升機(jī)的振動(dòng)和沖擊，加速段和減速段均為線性曲線，主要是提高提升機(jī)的運(yùn)行和減速效果，等速段則是提升機(jī)以最大運(yùn)行速度運(yùn)行的時(shí)間，通過(guò)該變頻調(diào)速控制曲線能夠?qū)⑻嵘龣C(jī)運(yùn)行時(shí)對(duì)機(jī)架的沖擊力降低了87%，運(yùn)行速度提升了41%，顯著提升了提升機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中的穩(wěn)定性和舒適性。

對(duì)該礦應(yīng)用變頻調(diào)速控制系統(tǒng)以來(lái)的耗電量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)在相同的運(yùn)行頻次下，采用變頻調(diào)速控制系統(tǒng)后提升機(jī)運(yùn)行時(shí)的耗電量比優(yōu)化前降低了約17%，顯著提升了副井提升機(jī)運(yùn)行時(shí)的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)該調(diào)速控制系統(tǒng)還能夠根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果實(shí)現(xiàn)對(duì)副井提升機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的判斷和報(bào)警，自動(dòng)顯示故障源，顯著降低了提升機(jī)的故障維修時(shí)間。

4 結(jié)論

1)該變頻調(diào)速控制系統(tǒng)主要包括監(jiān)測(cè)控制單元、中央處理單元、調(diào)節(jié)控制單元三個(gè)部分組，以中央處理單元為核心，根據(jù)行程情況自動(dòng)選擇最佳的變頻調(diào)速控制曲線，實(shí)現(xiàn)對(duì)提升機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和平穩(wěn)運(yùn)行的綜合控制。

2)通過(guò)該變頻調(diào)速控制曲線能夠?qū)⑻嵘龣C(jī)運(yùn)行時(shí)對(duì)機(jī)架的沖擊力降低了86%，運(yùn)行速度提升了40%，顯著提升了提升機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中的穩(wěn)定性和舒適性。

3)采用變頻調(diào)速控制系統(tǒng)后提升機(jī)運(yùn)行時(shí)的耗電量比優(yōu)化前降低了約17%，顯著提升了副井提升機(jī)運(yùn)行時(shí)的經(jīng)濟(jì)性。