煤礦絞車電氣控制變頻技術應用

劉迎新，陳宗橋

（山東魯泰控股集團有限公司太平煤礦，山東 鄒城 273517）

煤礦絞車電氣控制變頻技術應用

劉迎新，陳宗橋

（山東魯泰控股集團有限公司太平煤礦，山東 鄒城 273517）

煤礦絞車可以說是煤礦生產(chǎn)流程中的重要組成部分，在煤礦生產(chǎn)工作中有著極其重要的作用。近些年來，隨著煤礦規(guī)模的不斷增大，絞車的規(guī)模也逐漸擴大，高頻率操作引起的設備能耗過高，安全性降低等問題也越來越嚴重。變頻技術的出現(xiàn)極大程度上的緩解了這一問題，并且有效的提升了生產(chǎn)效率，簡化了煤礦生產(chǎn)操作，提高了穩(wěn)定性。本文就煤礦絞車電氣控制變頻技術展開分析論述，希望可以起到一定的借鑒作用。

煤礦生產(chǎn)；絞車；電氣控制；變頻技術

絞車普遍存在于各類型的煤礦生產(chǎn)中，是煤礦生產(chǎn)運輸?shù)谋匾O備之一，所以通過電氣控制改造提升絞車工作的安全性、穩(wěn)定性以及經(jīng)濟性，對煤礦行業(yè)未來的發(fā)展有著重要的意義。從目前來看，我國相關部門出臺了一系列的法律法規(guī)來對絞車的電氣控制安全進行嚴格約束，以此來引起各煤礦企業(yè)對安全生產(chǎn)的高度重視，推動變頻技術在煤礦行業(yè)的廣泛應用。

1 絞車設備控制概述

絞車本身是一種起重設備，通過設備上的鋼絲繩轉(zhuǎn)動對物體進行牽引操作。由于絞車設備本身體積較小，可起重的重量高等特點而受到了煤礦生產(chǎn)行業(yè)的青睞。絞車在煤礦生產(chǎn)中一般用于煤礦的運輸，人員的升降，設備的移動等方面，絞車的應用極大程度上降低了煤礦工作人員的工作強度，提升了煤礦的生產(chǎn)效率。近些年來，社會經(jīng)濟發(fā)展越來越快，煤礦企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模也越來越大，這在一定程度上增加了生產(chǎn)強度，絞車操作越來越頻繁，設備運行能耗增加、安全性降低等問題也隨之產(chǎn)生。所以針對目前絞車在煤礦生產(chǎn)中普遍存在的問題，對變頻控制系統(tǒng)的研究就顯得尤為重要，通過良好的變頻控制，簡化絞車操作，提升絞車工作的精確性以及安全性，在一定程度上提升煤礦生產(chǎn)效率。

絞車設備的可控制變頻技術的核心設備是可編程序控制器，它是專門為工業(yè)設計而產(chǎn)生的電子控制系統(tǒng)，通過對控制器進行內(nèi)部編程來對生產(chǎn)過程中的設備進行定時、自動控制、檢測等操作?？删幊炭刂破髌鋬?nèi)部采用了高靈活性、高可靠性的模塊化結構，使得自身的編程操作較為簡化，并且通俗易懂對編程人員的專業(yè)知識要求普遍低于其他控制設備。從目前可控制編程設備的實際應用情況來看，運用可控制變頻的絞車設備要遠比傳統(tǒng)的繼電控制設備生產(chǎn)效率高，提高了生產(chǎn)過程中的安全性、穩(wěn)定性，在一定程度上增加了煤礦企業(yè)的經(jīng)濟效益。

2 PLC電控系統(tǒng)組成及運行分析

2.1 電控系統(tǒng)組成

可編程控制器主要是由電源模塊、中央處理器、貯存設備以及外部拓展設備組成。PLC根據(jù)其內(nèi)部結構的不同又分為固定式與組合式兩種。固定式可編程控制器顧名思義其是一個不可進行拆卸的整體，這種控制器的靈活性較低，而且一旦機器出現(xiàn)故障維修難度系數(shù)較大。組合式的可編程控制器靈活程度相比較前者來說較高，可以按照一定的規(guī)則進行組合，另外還具有更高的外部拓展性，其應用的范圍也比較廣泛。

2.2 系統(tǒng)運行分析

首先是絞車設備的啟動工作，對于絞車設備的啟動需要同時滿足開車信號、速度信號、以及開車方向才能進行啟動工作，當滿足上述條件時，拉動工作閘絞車才能正常啟動。絞車的運行過程是由系統(tǒng)的初始化開始的，需要操作人員對設備的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)及運行的關鍵位置進行設置，當設備開始集中控制操作時，還需要對設備回路是否安全正常進行判斷，一旦設備中的安全回路出現(xiàn)問題，控制系統(tǒng)將通過對安全閘進行控制來斷開液壓電源，中斷絞車運行。系統(tǒng)對故障判斷的程度不同其處理方式也會有所不同，當系統(tǒng)判斷為輕度故障時，系統(tǒng)會自動終端開車信號的傳輸，使得設備無法接受到開車信號而無法運行。如果系統(tǒng)安全回路一切正常則判斷是否有開車信號。在絞車正常啟動后，設備將按照之前設定的運行速度進行運行，此時系統(tǒng)開始對同步點以及校正系數(shù)進行判斷，并開始執(zhí)行燈測試程序，將前面的工作指示全部傳輸?shù)街甘緹糁?，為設備的操作人員提供相應的操作指示。最后，系統(tǒng)會對中斷時間記性自動判斷，如果已經(jīng)到了中斷時間系統(tǒng)將執(zhí)行程序來完成了編碼器的計算速度并自行返回，如果沒有則重新開始。

3 煤礦絞車電氣控制系統(tǒng)的技術性能

（1）節(jié)能效果明顯。①系統(tǒng)采用變頻控制方式，變頻器根據(jù)負載需要，自動輸出合適的功率，大大降低了不必要的能量耗損。②采用回饋式制動的方式，可把再生電能回饋回電網(wǎng)，節(jié)能效果特別明顯。③采用回饋式制動的方式，可把再生電能回饋回電網(wǎng)，節(jié)能效果特別明顯。

（2）可靠的力矩控制功能。此系統(tǒng)采用專為提升機械而設計的專業(yè)變頻器，能精確的控制輸出轉(zhuǎn)矩，最大輸出轉(zhuǎn)矩可達300%，完全滿足提升機重載啟動的要求。系統(tǒng)停車時，實現(xiàn)零速抱閘，減少閘閉合時的振動及抱閘磨損，停車更加平穩(wěn)。

（3）實現(xiàn)無級調(diào)速?？梢詽M足用戶在多段速度上的使用，解決了傳統(tǒng)串電阻方式速度段范圍小的弊端。

（4）友好的人機界面（觸摸屏）。具備提升機速度、深度等的顯示，操作直觀簡便，駕馭輕松自如。

（5）先進的PLC控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用國際知名品牌的可編程控制器（PLC），且可以滿足不同客戶的要求，系統(tǒng)更為可靠，降低維護量。

（6）安全保護及聯(lián)鎖性能。安全回路決定了提升機的運行條件，只有當具備開車條件及設備運行正常后，才允許開車；安全回路接收了提升設備所有故障保護信號，一旦有故障發(fā)生，立即自動采取緊急制動。

（7）綜合優(yōu)勢。①提高礦井提升設備的安全性，可靠性，降低了設備的故障率，提高了整體的生產(chǎn)能力及工作效率。②降低了對設備的維護維修成本，減輕了操作人員的的勞動強度。③根據(jù)提升機工藝的控制要求及現(xiàn)場實際情況，對提升設備的啟動、運行、加速、減速及停車等過程的準確控制，保持提升設備可靠且平穩(wěn)運行。④安全穩(wěn)定的半自動及手動控制，可滿足系統(tǒng)控制工藝及所有安全聯(lián)鎖保護的要求。⑤合理的設計，使機電配合協(xié)調(diào)，系統(tǒng)設備安全可靠性高。⑥在對老系統(tǒng)進行改造時，將繞線式電機轉(zhuǎn)子短路，取消了滑環(huán)，大大減少了電機維修量。

4 絞車電氣控制變頻技術應用經(jīng)濟效益分析

從目前我國各煤礦企業(yè)電氣控制變頻技術的應用來看，各企業(yè)都在一定程度上增加了經(jīng)濟效益，并有了加大變頻技術應用力度的趨勢。電氣控制變頻技術的實質(zhì)性目的是通過智能化的變頻控制來進一步加大絞車在生產(chǎn)過程中的安全性以及生產(chǎn)效率，從而在一定程度上增加企業(yè)的經(jīng)濟效益。

（1）顯著的降低了運行成本。在傳統(tǒng)的煤礦生產(chǎn)中，絞車設備運行成本主要來源于采購成本、能源消耗成本、以及日常維護維修成本，其中設備的能源消耗所帶來的成本是占比最大的。筆者根據(jù)實際的數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，應用電氣控制變頻技術的絞車設備可以節(jié)省能源消耗35%左右，在能源匱乏的今天，這一數(shù)字有著極其重要的意義。另外隨著煤礦生產(chǎn)規(guī)模的擴大，絞車設備的工作強度也越來月的，高頻率的使用加快了設備損耗，電氣控制變頻技術的應用在很大程度桑降低了設備損耗，在一定程度上降低維修維護費用。

（2）提高絞車設備的運行精度。電氣控制變頻技術應用還增加了絞車對自身負載的控制精度，保證了絞車輸出滿足絞車的負載量，降低了不必要的能源損耗。另外利用變頻技術對絞車的運行過程進行介入，控制絞車設備的電機速度隨著負載量的變化而變化，這也在一定程度上增加了絞車設備的運行精度，提升工作效率。

（3）延長絞車的使用壽命。電氣控制變頻技術可以對絞車設備在設備啟動、運行時間進行正確調(diào)節(jié)，從而有效的減少在設備運行過程中因為參數(shù)不匹配而對電子設備及機械部件造成沖擊，加大設備在運行過程中的損耗程度，增加設備的運行精準性以及可靠性，從而在一定程度上增加絞車設備的使用壽命，增加煤礦企業(yè)的經(jīng)濟效益。

5 結論

綜上所述，本文對煤礦生產(chǎn)中絞車電氣控制變頻技術進行分析論述，從文中的分析我們可以看出，電氣控制變頻技術的應用已經(jīng)成為了我國煤礦行業(yè)的改革的風向標。本文只是對絞車設備的電氣控制變頻技術的應用進行分析，而實際上該技術已經(jīng)在煤礦生產(chǎn)行業(yè)的各個領域得到了廣泛應用，例如通風機、水泵等設備也都取得了良好的應用效果，所以電氣控制變頻技術對煤礦行業(yè)未來的發(fā)展有著極其重要的作用。筆者還希望可以和相關工作者一起努力，共同推動我國煤礦行業(yè)的長遠發(fā)展。

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