全數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)在礦井提升機的應用

馬 剛

（晉煤集團趙莊二號井安全監(jiān)察部，山西 晉城 046600）

1 礦井提升機的分類

礦井提升機按照井道結構，有豎井與斜井之分；按照電動機拖動形式，有交流拖動與直流提升機；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；按鋼絲繩結構，有單繩纏繞式和多繩摩擦輪式提升機。

2 提升機的電氣傳動系統(tǒng)

2.1 電氣傳動綜述

電氣傳動是以各類電機為動力的傳動裝置和系統(tǒng)。根據(jù)電機的種類，分為直流電動機傳動、交流電動機傳動，簡稱直流傳動、交流傳動。

交流電動機結構簡單，堅固，緊湊，容量大，價格低，直接使用交流三相電源，交流驅(qū)動提升機應用廣泛。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合。

直流電動機有良好的起、制動性能，宜于在大范圍內(nèi)平滑調(diào)速，調(diào)速性能遠優(yōu)于交流電動機。隨著大功率可控硅的使用，首先，實現(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—電動機系統(tǒng)。同時，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，直流調(diào)速逐漸在大中型礦山驅(qū)動場合占據(jù)主導地位。

2.2 全數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)功能分析

如圖1所示為采用數(shù)字控制的可控硅-電動機直流驅(qū)動提升機的結構圖。

主控系統(tǒng)、驅(qū)動控制系統(tǒng)、制動控制系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)和井筒信號系統(tǒng)等組成了數(shù)控直流提升機的電控系統(tǒng)。

提升機主控系統(tǒng)接收操作臺、監(jiān)測系統(tǒng)、驅(qū)動控制系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、井筒信號系統(tǒng)和外部各個監(jiān)測元件的信息，具有運行邏輯、順序和行程等控制功能和監(jiān)測保護等功能，是控制系統(tǒng)的核心，如圖1。接收到的信息經(jīng)過主控程序處理，將相應信息、指令返回各個系統(tǒng)中，由此來控制提升機運行。

提升機運行順序控制、邏輯比較、計算、監(jiān)測和通訊保護、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)動控制系統(tǒng)用來實現(xiàn)速度、電流閉環(huán)控制及與傳動有關的監(jiān)測保護功能。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的信號，程序通過速度PID調(diào)節(jié)和位置控制，向電流、勵磁控制環(huán)節(jié)發(fā)送電樞、勵磁電流基準值。

圖1 數(shù)控直流提升機結構框圖

監(jiān)控系統(tǒng)通過采集聯(lián)到主軸的脈沖編碼器信號、井筒開關信號及其他重要運行狀態(tài)信號，對提升機的位置、速度等運行參數(shù)進行檢測和計算，并提供保護功能，起到主控和驅(qū)控保護功能的后備冗余保護作用。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，如定點速度檢測、全程運行速度保護、運行位置檢測、運行狀態(tài)同步檢測等重要運行參數(shù)的檢測，是一個必不可少的系統(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)系或者有通訊關系的系統(tǒng)，如驅(qū)動控制系統(tǒng)、制動控制系統(tǒng)、井筒信號系統(tǒng)及關鍵狀態(tài)信號等在需要使安全回路跳閘時，主控系統(tǒng)的軟件安全回路就會動作，并且會向繼電器安回發(fā)出跳閘指令。

在摩擦式提升機運行控制中，精確行程控制和確保設備安全運行的關鍵是準確的位置測量。系統(tǒng)配置有同步檢查開關分別用于位置同步狀況檢查，運行同步開關和停車開關用于位置測量的同步校正操作，停車開關和過卷開關用于準確停車和過卷檢測。利用具體位置確定的井筒開關來校正通過脈沖編碼器測量計算出的位置值實現(xiàn)同步化操作，達到位置準確測量的目的。

在數(shù)控提升機中，安全保護功能強大，存在于主控、驅(qū)動控制、監(jiān)控等系統(tǒng)中，重要保護采用多重保護方式，設置簡單，精度高，工作可靠。

3 總結

（1）采用全數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)，可靠性高，技術性能好，控制系統(tǒng)可靠性大大提高，無故障時間變長，控制性能加強。而且調(diào)節(jié)、維護比較方便、處理故障用時短。

（2）調(diào)速性能提高，在很寬的范圍進行高精度調(diào)速，擴大了調(diào)速范圍，提高了控制精度。由于采用了軟件來完成調(diào)速功能，所以采用微機控制系統(tǒng)可靠性得到提高，對系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行檢測、診斷和記錄。

（3）采用全數(shù)字調(diào)節(jié)系統(tǒng)，系統(tǒng)運行可靠穩(wěn)定?？朔讼到y(tǒng)非線性以及工況的不同造成的影響，使直流提升機具有更大的適應性。