劉衛(wèi)峰

（山西鄉(xiāng)寧焦煤集團(tuán)燕家河煤業(yè)有限公司， 山西 臨汾 042100）

引言

隨著環(huán)繩絞車和變頻調(diào)速的普及，煤炭運(yùn)輸?shù)男蚀蟠筇岣?。使用無(wú)極繩絞車時(shí)，主要從三個(gè)方面進(jìn)行操作：一是手動(dòng)控制調(diào)速；二是改變煤炭在不同階段的運(yùn)輸速度，必要時(shí)適當(dāng)加快或減小速度；三是在緊急情況下迅速停機(jī)，使礦物能夠準(zhǔn)時(shí)且安全地送到特定地點(diǎn)[1]。本文結(jié)合具體的工作經(jīng)驗(yàn)，研究了變頻器在礦用無(wú)極繩絞車中是如何實(shí)現(xiàn)的，以期對(duì)從事相關(guān)行業(yè)的人員提供參考。

1 變頻調(diào)速控制器和無(wú)極繩絞車結(jié)構(gòu)介紹

1.1 變頻調(diào)速控制器

變頻器既可以調(diào)控設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，又能夠操控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。變頻調(diào)速器結(jié)構(gòu)中包含熱管散熱器、底座及防爆外殼。防爆外殼包括自控電阻、主室、門、接線室等。變頻調(diào)速器的主要作用是變頻、廠用電變頻。系統(tǒng)中的整流開關(guān)可以實(shí)現(xiàn)電源和整流器的隔離。由于主電路中有電流和電壓，所以根據(jù)主電路的工作方式，變頻器可分為電流型和電壓型；根據(jù)開關(guān)方式可分為PWM、PAM 和高載頻PWM；根據(jù)工作原理，可分為電壓/頻率、滑動(dòng)頻率和矢量；根據(jù)用途可分為通用型、高性能型、高頻型、單向型和三相型。

1.2 無(wú)極繩絞車

絞車作為煤礦經(jīng)常使用的運(yùn)輸設(shè)施，它是由鋼絲繩提供連續(xù)不斷的動(dòng)力的。無(wú)極繩絞車工作的范圍比較寬，可用于噸位大、坡度大、距離長(zhǎng)的軌道集中巷道。它可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的小型絞車牽引接力運(yùn)輸方式，可以運(yùn)輸整個(gè)液壓支架，也可以運(yùn)輸金屬礦山和滾動(dòng)軌道，輸送角一般小于20°。無(wú)極鋼絲繩絞車的系統(tǒng)主要由主機(jī)、滑后輪、絞車、梭車、托繩輪、壓繩輪、尾輪等組成。礦用無(wú)極繩運(yùn)輸系統(tǒng)原理圖如圖1 所示。

圖1 礦用無(wú)極繩運(yùn)輸系統(tǒng)原理圖

1.3 系統(tǒng)組成

絞車需要一個(gè)特定的操作員來(lái)操縱其運(yùn)轉(zhuǎn)?？刂婆_(tái)是系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，機(jī)組人員將對(duì)情況做出反應(yīng)?？刂婆_(tái)的信息以多種方式傳達(dá)，如周圍傳感器、電源和配電設(shè)施以及通信系統(tǒng)等。如圖2 所示為系統(tǒng)組成圖。

圖2 系統(tǒng)組成框圖

1.4 運(yùn)行要求

首先，對(duì)絞車的操作應(yīng)達(dá)到人機(jī)控制的根本要求；其次，需要具備調(diào)速功能，根據(jù)使用需求有效地控制提升機(jī)的起升速度，尤其是在關(guān)鍵環(huán)節(jié)，提升機(jī)的作業(yè)應(yīng)該要滿足預(yù)想的速度；最后，絞車需要擁有啟動(dòng)和緊急停止等功能，以控制其安全運(yùn)行。為了確保絞車的平穩(wěn)運(yùn)行，應(yīng)安置對(duì)應(yīng)的保護(hù)措施，如防滑保護(hù)。

無(wú)極鋼絲繩絞車系統(tǒng)含有許多外設(shè)。一些外設(shè)提供的信息無(wú)法有效地連接到變頻調(diào)速器上。即使形式符合要求，也無(wú)法很好應(yīng)用于變頻調(diào)速。同時(shí)，煤炭產(chǎn)業(yè)對(duì)生產(chǎn)的安全性要求比較高，因此在運(yùn)行系統(tǒng)的過(guò)程中要做到有安全的隔離措施，避免在運(yùn)輸環(huán)節(jié)發(fā)生事故。絞線機(jī)的操作需要特定的操作人員來(lái)完成。所以，在選擇操控臺(tái)的時(shí)候要符合下列條件：第一，變頻調(diào)速的相關(guān)設(shè)備必須做到信息集中，以便于操作人員實(shí)時(shí)檢查和控制；第二，做好周邊電信號(hào)及參數(shù)的處理，確保相關(guān)信息的緊密連接；第三，采用人機(jī)界面會(huì)傳達(dá)運(yùn)輸過(guò)程中的真實(shí)情況，依據(jù)反饋的情況，操作員可以作出相應(yīng)的調(diào)整。當(dāng)變頻器滿載時(shí)在運(yùn)行中會(huì)生出諧波，對(duì)操作臺(tái)產(chǎn)生干擾，所以會(huì)采用PLC 控制器，由于其出色的抗干擾能力，可以用來(lái)收集各種傳感器、輔助設(shè)施、變頻器等信息。PLC 需要配備通信接口以及模擬接口和切換無(wú)源節(jié)點(diǎn)。傳感器將相關(guān)信息傳輸?shù)娇刂婆_(tái)，避免滾動(dòng)。傳感器通過(guò)速度和運(yùn)行時(shí)間的相互關(guān)系計(jì)算出環(huán)繩絞車的運(yùn)行長(zhǎng)度及具體方向。從而可以為操縱員傳達(dá)相關(guān)信息，保證重要階段穩(wěn)定運(yùn)行，防止因快速行駛、道路故障等發(fā)生事故。

2 變頻調(diào)速控制器的優(yōu)勢(shì)

2.1 安全系數(shù)高

在運(yùn)行時(shí)，變頻調(diào)速器運(yùn)行平穩(wěn)，能實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)的運(yùn)行，具有完善的外部連接和控制系統(tǒng)。它能在故障發(fā)生時(shí)快速響應(yīng)，使作業(yè)更加安全可靠。

2.2 穩(wěn)定性良好

變頻器構(gòu)造簡(jiǎn)單，在運(yùn)行時(shí)其可靠性也比較高可由其知道絞車每時(shí)每刻的信息，然后通過(guò)傳感器來(lái)判斷出信息的具體內(nèi)容，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)變頻/工頻調(diào)速[2]。從而防止由于手動(dòng)操作而導(dǎo)致的不穩(wěn)定。

2.3 元器件性能好，適應(yīng)性強(qiáng)

變頻控制器在無(wú)極繩絞車中具有體積小、質(zhì)量輕、布局靈活等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)起動(dòng)電流小，速度可調(diào)。該絞車可根據(jù)運(yùn)輸距離自動(dòng)調(diào)整，體現(xiàn)了調(diào)速效率。變頻調(diào)速系統(tǒng)是由很多個(gè)單位塊兒構(gòu)成的，但是由于整個(gè)系統(tǒng)的體積和重量是有一定限度的，變頻功率因數(shù)比較高，啟動(dòng)和制動(dòng)的性能好。與此同時(shí)，如果零件的質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)，絞車的運(yùn)行更加可靠，能在多種多樣的路況上運(yùn)輸物料和礦物，節(jié)能效果明顯，總運(yùn)行成本低，符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求。

3 煤礦無(wú)極繩絞車變頻調(diào)速的實(shí)現(xiàn)方法

3.1 啟動(dòng)、停和正、反轉(zhuǎn)控制

一般情況下，絞車的變頻調(diào)速控制分為通信控制、面板控制和無(wú)源觸點(diǎn)控制，以達(dá)到啟動(dòng)、停止和正、反轉(zhuǎn)控制的效果。面板由變頻器供電，面板和VVVF 控制器也通過(guò)通信進(jìn)行交互。不同廠家的通信方式不同。由于井下工人作業(yè)環(huán)境比較嚴(yán)峻，因此對(duì)井下作業(yè)設(shè)備的要求也很嚴(yán)格，必須有煤礦相關(guān)的安全證書和防爆證書，同時(shí)不能隨意更改通信的方式。所以在這種條件下，關(guān)鍵在于使用PLC 觸電控制，遇到比較緊急的狀況要立即停機(jī)停止作業(yè)，進(jìn)給開關(guān)可由PLC 觸點(diǎn)信號(hào)直接控制，從而使制動(dòng)電機(jī)停機(jī)，防止電機(jī)繼續(xù)工作產(chǎn)生危險(xiǎn)。

3.2 速度調(diào)節(jié)控制

在礦物運(yùn)載的過(guò)程中，運(yùn)載速度主要來(lái)自絞車的負(fù)荷。為了保證對(duì)絞車速度控制的準(zhǔn)確性，需要對(duì)仿真量進(jìn)行優(yōu)化。主要內(nèi)容是移動(dòng)操縱桿改變電阻值。模擬信號(hào)的變化可以移動(dòng)操縱桿并調(diào)整電阻值。接觸段的形式受到控制，依據(jù)接觸位置調(diào)整變頻器,兩個(gè)接觸速度可分為四個(gè)部分，三個(gè)接觸速度分為八個(gè)部分，但問(wèn)題也不是無(wú)限的，在這種背景下，不能確保速度控制的連貫性。

通信控制具有一定的難度標(biāo)準(zhǔn)，所以采用PLC可以減少外界對(duì)其的影響。工作站通過(guò)PLC 輸入模擬信號(hào)處理，控制絞車轉(zhuǎn)速，并采用PLC 通信方式改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，工作站直接處理輸入連接到PLC，需要模擬隔離。為了避免事故，可以在控制臺(tái)配置CPU，通過(guò)手柄輸入門控CPU，CPU 和控制臺(tái)手柄本質(zhì)上都是安全的。該通信方式在很大程度上減少了連接電纜的長(zhǎng)度，既可以減少系統(tǒng)運(yùn)行的成本，又不怕被干擾，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

無(wú)級(jí)鋼絲繩絞車應(yīng)用變頻控制器，可實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)、緊急停止和速度控制，從而加快煤炭的整體運(yùn)輸效率，取得了不錯(cuò)的收益。在煤礦中，為了更好地保證無(wú)極鋼絲繩絞車的操作效率和安全性，應(yīng)合理設(shè)計(jì)變頻速度控制系統(tǒng)，使人們能夠更好地操縱、控制絞車進(jìn)行生產(chǎn)，適應(yīng)地下道路交通環(huán)境。由于它節(jié)能性良好，間接降低了煤炭運(yùn)輸成本。