馬 剛
(晉煤集團(tuán)趙莊二號(hào)井安全監(jiān)察部,山西 晉城 046600)
礦井提升機(jī)按照井道結(jié)構(gòu),有豎井與斜井之分;按照電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)形式,有交流拖動(dòng)與直流提升機(jī);按容器不同功能,有箕斗與罐籠,罐籠也有單罐籠與雙罐籠,箕斗又分為單箕斗和雙箕斗;按鋼絲繩結(jié)構(gòu),有單繩纏繞式和多繩摩擦輪式提升機(jī)。
電氣傳動(dòng)是以各類電機(jī)為動(dòng)力的傳動(dòng)裝置和系統(tǒng)。根據(jù)電機(jī)的種類,分為直流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)、交流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng),簡(jiǎn)稱直流傳動(dòng)、交流傳動(dòng)。
交流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,堅(jiān)固,緊湊,容量大,價(jià)格低,直接使用交流三相電源,交流驅(qū)動(dòng)提升機(jī)應(yīng)用廣泛。但由于調(diào)速性能較差,很難適用于調(diào)速性能要求較高的場(chǎng)合。
直流電動(dòng)機(jī)有良好的起、制動(dòng)性能,宜于在大范圍內(nèi)平滑調(diào)速,調(diào)速性能遠(yuǎn)優(yōu)于交流電動(dòng)機(jī)。隨著大功率可控硅的使用,首先,實(shí)現(xiàn)了整流器件的更新?lián)Q代,以晶閘管整流裝置取代了沿用已久的直流發(fā)電機(jī)—電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。同時(shí),控制電路高度集成化、小型化、高可靠性及低成本是直流調(diào)速系統(tǒng)的一大優(yōu)點(diǎn),直流調(diào)速逐漸在大中型礦山驅(qū)動(dòng)場(chǎng)合占據(jù)主導(dǎo)地位。
如圖1所示為采用數(shù)字控制的可控硅-電動(dòng)機(jī)直流驅(qū)動(dòng)提升機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。
主控系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)、制動(dòng)控制系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)和井筒信號(hào)系統(tǒng)等組成了數(shù)控直流提升機(jī)的電控系統(tǒng)。
提升機(jī)主控系統(tǒng)接收操作臺(tái)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、井筒信號(hào)系統(tǒng)和外部各個(gè)監(jiān)測(cè)元件的信息,具有運(yùn)行邏輯、順序和行程等控制功能和監(jiān)測(cè)保護(hù)等功能,是控制系統(tǒng)的核心,如圖1。接收到的信息經(jīng)過(guò)主控程序處理,將相應(yīng)信息、指令返回各個(gè)系統(tǒng)中,由此來(lái)控制提升機(jī)運(yùn)行。
提升機(jī)運(yùn)行順序控制、邏輯比較、計(jì)算、監(jiān)測(cè)和通訊保護(hù)、行程控制和通訊功能由主控系統(tǒng)軟件執(zhí)行。硬件為PLC可編程控制器。
驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)速度、電流閉環(huán)控制及與傳動(dòng)有關(guān)的監(jiān)測(cè)保護(hù)功能。該部分接收主控系統(tǒng)指令和參數(shù),也包括一些其自己檢測(cè)的信號(hào),程序通過(guò)速度PID調(diào)節(jié)和位置控制,向電流、勵(lì)磁控制環(huán)節(jié)發(fā)送電樞、勵(lì)磁電流基準(zhǔn)值。
圖1 數(shù)控直流提升機(jī)結(jié)構(gòu)框圖
監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)采集聯(lián)到主軸的脈沖編碼器信號(hào)、井筒開(kāi)關(guān)信號(hào)及其他重要運(yùn)行狀態(tài)信號(hào),對(duì)提升機(jī)的位置、速度等運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)和計(jì)算,并提供保護(hù)功能,起到主控和驅(qū)控保護(hù)功能的后備冗余保護(hù)作用。另一種監(jiān)控系統(tǒng)功能是由監(jiān)控系統(tǒng)執(zhí)行不同于主控和驅(qū)控系統(tǒng)的特定監(jiān)控功能,如定點(diǎn)速度檢測(cè)、全程運(yùn)行速度保護(hù)、運(yùn)行位置檢測(cè)、運(yùn)行狀態(tài)同步檢測(cè)等重要運(yùn)行參數(shù)的檢測(cè),是一個(gè)必不可少的系統(tǒng)。
安全回路有軟件和硬件兩條路線,即主控系統(tǒng)和繼電器回路。它們以硬件安全回路為主,之間相互作用。凡與主控系統(tǒng)有聯(lián)系或者有通訊關(guān)系的系統(tǒng),如驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)、制動(dòng)控制系統(tǒng)、井筒信號(hào)系統(tǒng)及關(guān)鍵狀態(tài)信號(hào)等在需要使安全回路跳閘時(shí),主控系統(tǒng)的軟件安全回路就會(huì)動(dòng)作,并且會(huì)向繼電器安回發(fā)出跳閘指令。
在摩擦式提升機(jī)運(yùn)行控制中,精確行程控制和確保設(shè)備安全運(yùn)行的關(guān)鍵是準(zhǔn)確的位置測(cè)量。系統(tǒng)配置有同步檢查開(kāi)關(guān)分別用于位置同步狀況檢查,運(yùn)行同步開(kāi)關(guān)和停車開(kāi)關(guān)用于位置測(cè)量的同步校正操作,停車開(kāi)關(guān)和過(guò)卷開(kāi)關(guān)用于準(zhǔn)確停車和過(guò)卷檢測(cè)。利用具體位置確定的井筒開(kāi)關(guān)來(lái)校正通過(guò)脈沖編碼器測(cè)量計(jì)算出的位置值實(shí)現(xiàn)同步化操作,達(dá)到位置準(zhǔn)確測(cè)量的目的。
在數(shù)控提升機(jī)中,安全保護(hù)功能強(qiáng)大,存在于主控、驅(qū)動(dòng)控制、監(jiān)控等系統(tǒng)中,重要保護(hù)采用多重保護(hù)方式,設(shè)置簡(jiǎn)單,精度高,工作可靠。
(1)采用全數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng),可靠性高,技術(shù)性能好,控制系統(tǒng)可靠性大大提高,無(wú)故障時(shí)間變長(zhǎng),控制性能加強(qiáng)。而且調(diào)節(jié)、維護(hù)比較方便、處理故障用時(shí)短。
(2)調(diào)速性能提高,在很寬的范圍進(jìn)行高精度調(diào)速,擴(kuò)大了調(diào)速范圍,提高了控制精度。由于采用了軟件來(lái)完成調(diào)速功能,所以采用微機(jī)控制系統(tǒng)可靠性得到提高,對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)、診斷和記錄。
(3)采用全數(shù)字調(diào)節(jié)系統(tǒng),系統(tǒng)運(yùn)行可靠穩(wěn)定。克服了系統(tǒng)非線性以及工況的不同造成的影響,使直流提升機(jī)具有更大的適應(yīng)性。