導(dǎo)語(yǔ)：礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案研究一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀(guān)點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢(xún)客服老師，歡迎參考。

目前，礦井提升機(jī)操作人員對(duì)該機(jī)械的電控系統(tǒng)的要求逐漸提高。良好的礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)能夠保證提升機(jī)的工作性能和保障相關(guān)工作人員的生命安全，在發(fā)生故障前及時(shí)預(yù)警并自行制動(dòng)，避免或減少造成采礦設(shè)備損壞以及操作人員的傷亡，因此提高礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性能是一件迫在眉睫的事情。本文通過(guò)對(duì)某礦區(qū)礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)進(jìn)行全新的設(shè)計(jì)，采用直流可逆調(diào)速系統(tǒng)控制提升機(jī)運(yùn)行，取得了較好的實(shí)踐效果。

1礦井情況

本文研究對(duì)象選取某生產(chǎn)能力為380萬(wàn)t/年巖礦的礦山，該礦山的采礦工作采用豎井開(kāi)拓方式，其中有一條主井作為礦區(qū)的主要運(yùn)輸通道，主井深250m，平均爬升速度為6m/s。現(xiàn)采用主井提升設(shè)備，型號(hào)為JKMD3.5X4，為多繩落地提升設(shè)備，功率為2240kW。工作時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)置為每分鐘45r。提升機(jī)在主井距地表123m處進(jìn)行安裝，其容量為兩個(gè)礦用多繩箕斗。現(xiàn)就該提升機(jī)的硬件條件來(lái)選擇相應(yīng)的電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。

2礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)的方案分析

我國(guó)礦井提升機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可選用我國(guó)目前在技術(shù)較為成熟的直流可逆調(diào)速方法、交流變頻調(diào)速方法。需結(jié)合提升設(shè)備具體狀況選擇適合的方法處理，上述兩種方法均能加強(qiáng)工作人員對(duì)礦井提升機(jī)系統(tǒng)的控制，提高礦井提升機(jī)的安全性和穩(wěn)定性。2.1直流可逆調(diào)速方法的分析。直流可逆調(diào)速方法，能結(jié)合提升設(shè)備自身的功率，將直流調(diào)速磁場(chǎng)設(shè)置為恒定的狀態(tài)，電樞換向方法分成6脈動(dòng)和12脈動(dòng)兩種主回路。為滿(mǎn)足不同功率提升機(jī)的不同效率，并降低諧波危害的使用要求，功率小于500kW的提升機(jī)，建議選擇6脈動(dòng)方法處理，針對(duì)功率＞500kW提升設(shè)備來(lái)講，可考慮使用12脈動(dòng)方法，以便保證設(shè)備工作的效率和安全性。結(jié)合本研究所選提升機(jī)的實(shí)際功率，在此處需要選擇12脈動(dòng)方案來(lái)對(duì)提升機(jī)電控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。2.2交流變頻調(diào)速方案介紹。在功率為600～2000kW的交流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行電控系統(tǒng)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)，一般會(huì)通過(guò)高壓變頻器，以繞線(xiàn)式異步電動(dòng)設(shè)備，做好設(shè)備的控制、調(diào)速工作。高壓異步電動(dòng)設(shè)備變頻調(diào)速方法，可采用高壓變頻調(diào)速柜（由變頻器、變頻單元、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子等組成）和主控臺(tái)（由信號(hào)輸出和輸入以及控制單元組成）兩部分控制設(shè)備完成，是一種操作過(guò)程和設(shè)備都較為簡(jiǎn)潔的提升機(jī)電控系統(tǒng)。交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速N的公式為：，異步電動(dòng)設(shè)備中的F表示頻率，P代表極對(duì)數(shù)，S表示轉(zhuǎn)差率。通過(guò)轉(zhuǎn)速公式能夠看出，只要改變F就能改變轉(zhuǎn)速N。由此可得，高壓異步電動(dòng)機(jī)只需要通過(guò)主控臺(tái)向高壓變頻調(diào)速柜發(fā)出開(kāi)關(guān)量和模擬量的信號(hào)，使調(diào)速柜中變頻器改變工作電源頻率，即可達(dá)到調(diào)速的目的，變頻器采用背靠背雙三電平交直交變頻技術(shù)。其中，高壓變頻調(diào)速柜使用的是轉(zhuǎn)子串電阻的形式，機(jī)械特性是匯交于理想空載轉(zhuǎn)速的軟特性曲線(xiàn)。高壓變頻調(diào)速柜，在6kV等級(jí)交流電動(dòng)設(shè)備、10kV等級(jí)交流電動(dòng)設(shè)備中應(yīng)用效果較好，可充分發(fā)揮出單元串聯(lián)型高壓變頻技術(shù)的最大應(yīng)用價(jià)值，能量回饋技術(shù)和矢量控制技術(shù)，其主要控制方法有速度內(nèi)環(huán)、電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制，能夠充分滿(mǎn)足礦區(qū)提升機(jī)的電控操作要求。具體負(fù)載如圖1所示。2.3方案的選擇。根據(jù)本礦區(qū)的實(shí)際情況和礦井升降機(jī)的型號(hào)功率，選用直流調(diào)速方案會(huì)使提升機(jī)的系統(tǒng)性能更加穩(wěn)定。雖然直流調(diào)速方案的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比交流變頻調(diào)速方案要復(fù)雜很多，在使用過(guò)程中直流電機(jī)的維護(hù)量也大于交流電機(jī)的維護(hù)量，但是直流電機(jī)的系統(tǒng)技術(shù)要更加成熟，調(diào)速性能也更加穩(wěn)定。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性?xún)煞矫娴暮饬浚狙芯克x提升機(jī)最終選擇直流可逆調(diào)速方法處理。

3直流可逆調(diào)速系統(tǒng)情況的相關(guān)研究

礦井提升設(shè)備電控系統(tǒng)，主要通過(guò)高、低壓供電和整流調(diào)速、控制系統(tǒng)，以及上位機(jī)監(jiān)控等構(gòu)成，其對(duì)礦井提升機(jī)的控制需要通過(guò)各個(gè)系統(tǒng)之間的信號(hào)、數(shù)據(jù)交換來(lái)完成。其具體組成情況由圖2可知。其中，礦井調(diào)速系統(tǒng)選擇西門(mén)子6RA70系列數(shù)字直流調(diào)速設(shè)備，配置大功率晶閘管整流柜，主要的目的：保持磁場(chǎng)為恒定狀態(tài)，做好電樞轉(zhuǎn)向串聯(lián)12脈動(dòng)的控制工作。提升設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化操作系統(tǒng)，可采用西門(mén)子S7300型號(hào)設(shè)備，雙PLC、雙線(xiàn)控控制，以網(wǎng)絡(luò)化虛擬操作來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)提升機(jī)的控制。然后，還可在WindowsCC系統(tǒng)基礎(chǔ)下，通過(guò)人機(jī)接口的方式，對(duì)提升設(shè)備控制系統(tǒng)實(shí)行監(jiān)控處理。這一系統(tǒng)高壓供電部分，使用KYN2812型中置高壓真空開(kāi)關(guān)柜，以此實(shí)現(xiàn)在10kV進(jìn)線(xiàn)電壓下配電、保護(hù)系統(tǒng)的效果。配置進(jìn)線(xiàn)柜、電樞回路整流變壓器饋電柜，以及測(cè)量保護(hù)柜分別為：1臺(tái)、1臺(tái)、2臺(tái)。繼電保護(hù)，可運(yùn)用微機(jī)綜保設(shè)備，選擇真空斷路器、計(jì)量?jī)x表。系統(tǒng)低壓供電，為手動(dòng)切換雙回路進(jìn)線(xiàn)，可對(duì)提升設(shè)備、輔助設(shè)備供電，為系統(tǒng)附屬設(shè)備提供抵押負(fù)荷，并提供井筒信號(hào)電源，保持不中斷，可能在主電源線(xiàn)路故障的情況下為提升機(jī)提供安全的制動(dòng)，保證其運(yùn)行的安全性和可靠性。采用環(huán)氧樹(shù)脂澆筑整流變壓設(shè)備主干，于鐵心位置對(duì)傳感器進(jìn)行溫度測(cè)定，通過(guò)對(duì)每一線(xiàn)圈的溫度檢測(cè)及鐵心溫度的檢查，來(lái)對(duì)裝置起到一個(gè)保護(hù)作用。對(duì)系統(tǒng)中的整流進(jìn)行調(diào)速，選用西門(mén)子的S7300可編程控制器來(lái)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行控制，通過(guò)雙PLC來(lái)提高提升機(jī)的安全性，及時(shí)進(jìn)行監(jiān)控并采取安全保護(hù)措施。

4設(shè)計(jì)后系統(tǒng)的特點(diǎn)與功能

經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)和改進(jìn)后的系統(tǒng)，可結(jié)合主井提升設(shè)備主要特點(diǎn)，借助電樞轉(zhuǎn)向串聯(lián)12脈動(dòng)的作用，達(dá)到保持磁場(chǎng)恒定狀態(tài)的目的。實(shí)際運(yùn)行過(guò)程，整流裝置如果發(fā)生緊急/意外狀況，應(yīng)立即將12脈動(dòng)手動(dòng)調(diào)整為6脈動(dòng)，將提升設(shè)備采用全載慢速模式，無(wú)需改變單次運(yùn)輸?shù)暮奢d量。這種6脈動(dòng)和12脈動(dòng)系統(tǒng)的互相切換模式，電網(wǎng)的沖擊較小，功率較高。該系統(tǒng)在設(shè)計(jì)以及實(shí)踐過(guò)程中經(jīng)數(shù)字速度、電流、傳播等方式，確保提升設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行情況，并不影響其運(yùn)行效率。另外，PLC控制系統(tǒng)能夠滿(mǎn)足提升機(jī)在手動(dòng)、半自動(dòng)以及自學(xué)習(xí)情況下的各種控制要求，使其具備智能化的特性，便于工作人員的操作。

5結(jié)語(yǔ)

直流可逆調(diào)速系統(tǒng)目前是一個(gè)綜合技術(shù)較為成熟、可靠的操作系統(tǒng)，電控系統(tǒng)操作具有高強(qiáng)度、安全系數(shù)高的特點(diǎn)，所以被廣泛應(yīng)用于不同類(lèi)型的升降設(shè)備中。因此，需做好礦業(yè)企業(yè)礦井提升設(shè)備電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作，以便充分發(fā)揮出礦井提升設(shè)備電控系統(tǒng)的最大作用，保證設(shè)備的運(yùn)行狀況。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫立倉(cāng).礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].城市建設(shè)理論研究（電子版）,2014,12(29):963.

[2]趙琪.礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐[J].企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)（下半月）,2014,11(12):33-34.

[3]趙競(jìng)雄,王曉菊.PLC控制在礦井提升機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用研究[J].煤炭技術(shù),2015,34(4):301-303.

[[4]李曉暉.基于PLC技術(shù)在礦井提升機(jī)電控制系統(tǒng)的應(yīng)用分析[J].民營(yíng)科技,2014,24(1):53.

作者:盛超 單位:舜華電氣（昆山）有限公司