全數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)在礦井提升機(jī)的應(yīng)用

馬 剛

（晉煤集團(tuán)趙莊二號(hào)井安全監(jiān)察部，山西 晉城 046600）

1 礦井提升機(jī)的分類

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)。

2 提升機(jī)的電氣傳動(dòng)系統(tǒng)

2.1 電氣傳動(dòng)綜述

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)，簡稱直流傳動(dòng)、交流傳動(dòng)。

交流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，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)場合占據(jù)主導(dǎo)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(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的信號(hào)，程序通過速度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)通過采集聯(lián)到主軸的脈沖編碼器信號(hào)、井筒開關(guān)信號(hào)及其他重要運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)，對提升機(jī)的位置、速度等運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行檢測和計(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、全程運(yùn)行速度保護(hù)、運(yùn)行位置檢測、運(yùn)行狀態(tài)同步檢測等重要運(yùn)行參數(shù)的檢測，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)確的位置測量。系統(tǒng)配置有同步檢查開關(guān)分別用于位置同步狀況檢查，運(yùn)行同步開關(guān)和停車開關(guān)用于位置測量的同步校正操作，停車開關(guān)和過卷開關(guān)用于準(zhǔn)確停車和過卷檢測。利用具體位置確定的井筒開關(guān)來校正通過脈沖編碼器測量計(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)置簡單，精度高，工作可靠。

3 總結(jié)

（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，無故障時(shí)間變長，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，對系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)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(yùn)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(jī)具有更大的適應(yīng)性。