礦井提升機(jī)直流控制系統(tǒng)的研究

王踐偉

（山西汾西瑞泰正中煤業(yè)有限公司， 山西 晉中 031300）

1 項(xiàng)目背景

現(xiàn)有的煤礦提升機(jī)超速報(bào)警的方式一般為：利用測(cè)速機(jī)對(duì)滾筒的實(shí)際速度進(jìn)行測(cè)量，與設(shè)定速度進(jìn)行比較，一旦實(shí)際速度超出額度速度的15%就進(jìn)行故障停機(jī)，停機(jī)后處理起來非常慢，短則半小時(shí)，長(zhǎng)至1～2 h，嚴(yán)重影響煤礦生產(chǎn)效率。煤礦提升機(jī)在提升煤炭時(shí)，由于煤質(zhì)問題，箕斗內(nèi)經(jīng)常有殘留，當(dāng)殘留較多時(shí)，再次裝載必然會(huì)引起超載，導(dǎo)致提車機(jī)無法提升箕斗，有時(shí)甚至提升到中間才發(fā)生無法提升的問題，處理起來非常困難，對(duì)煤礦生產(chǎn)和安全產(chǎn)生極大影響。

2 礦井提升機(jī)直流控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 整體結(jié)構(gòu)分析

針對(duì)現(xiàn)有的煤礦提升機(jī)超速報(bào)警處理不當(dāng)，無超載報(bào)警的問題，設(shè)計(jì)了一種新的煤礦用提升機(jī)直流控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)原理如圖1 所示[1-2]，提升機(jī)提升作業(yè)原理如圖2 所示[3-4]。

圖1 控制系統(tǒng)原理示意圖

2.2 控制系統(tǒng)實(shí)施分析

煤礦用提升機(jī)控制系統(tǒng)，提升機(jī)包括電機(jī)、滾筒、第一箕斗和第二箕斗，控制系統(tǒng)包括測(cè)速機(jī)、PLC 控制器和直流調(diào)速裝置，測(cè)速機(jī)安裝在滾筒上，對(duì)滾筒的速度進(jìn)行測(cè)試，直流調(diào)速裝置的型號(hào)為6AR80，直流調(diào)速裝置輸出直流電供給電機(jī)，電機(jī)帶動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)，滾筒提升第一箕斗和第二箕斗。

圖2 提升機(jī)提升作業(yè)原理示意圖

測(cè)速機(jī)連接有阻容吸收電路，阻容吸收電路分別與PLC 控制器和直流調(diào)速裝置電連接，直流調(diào)速裝置與PLC 控制器電連接，PLC 控制器連接有超速報(bào)警器和殘留報(bào)警器；直流調(diào)速裝置內(nèi)設(shè)置有電流檢測(cè)器。阻容吸收電路包括三路并聯(lián)的阻容路，阻容路包括相互串聯(lián)的電容和電阻。阻容吸收電路作用是吸收浪涌和尖峰，以減小對(duì)控制系統(tǒng)的沖擊和負(fù)荷。阻容吸收電路使得測(cè)速機(jī)送至PLC 控制器和直流調(diào)速裝置的電壓信號(hào)更加穩(wěn)定和準(zhǔn)確[5-6]。

2.3 煤礦用提升機(jī)超速報(bào)警方法的實(shí)施

現(xiàn)有提升機(jī)滾筒的額定速度為8.8 m/s，據(jù)此提出設(shè)定速度為9.3 m/s，采用以上所述的煤礦用提升機(jī)控制系統(tǒng)，超速報(bào)警方法包括以下步驟：

步驟1：在PLC 控制器內(nèi)設(shè)置滾筒的設(shè)定速度為9.3 m/s，測(cè)速機(jī)測(cè)得的滾筒的實(shí)際速度為Y。

步驟2：實(shí)際速度Y 送至PLC 控制器內(nèi)，與設(shè)定速度9.3 m/s 進(jìn)行比較。

步驟3：當(dāng)檢測(cè)的實(shí)際速度Y 大于設(shè)定速度9.3 m/s 的次數(shù)超過5 次，則在提升機(jī)完成工作停下后，PLC 控制器控制超速報(bào)警器進(jìn)行報(bào)警，提醒現(xiàn)場(chǎng)人員提升機(jī)存在超速隱患，需要及時(shí)處理。

該超速報(bào)警方法不直接對(duì)提升機(jī)進(jìn)行停機(jī)，不需要面臨停機(jī)后長(zhǎng)時(shí)間處理的情況。

2.4 煤礦用提升機(jī)殘留檢測(cè)方法

煤礦用提升機(jī)殘留檢測(cè)方法，采用以上所述的煤礦用提升機(jī)控制系統(tǒng)，殘留檢測(cè)方法包括以下步驟：

步驟1：第一箕斗裝額定8 t 的煤，第二箕斗無煤，滾筒提升第一箕斗，下放第二箕斗，此為一鉤；當(dāng)滾筒勻速運(yùn)行時(shí)，電流檢測(cè)器檢測(cè)到的電流值為M，M 為 1 000～1 100 A，電流值送至 PLC 控制器，此時(shí)M 為第二箕斗無殘留時(shí)的電流值。

步驟2：下一鉤提升第二箕斗，下放第一箕斗，當(dāng)?shù)谝换穬?nèi)有殘留煤，滾筒勻速運(yùn)行時(shí)，電流檢測(cè)器檢測(cè)到的電流值會(huì)變小。

步驟3：重復(fù)進(jìn)行煤的提升，當(dāng)滾筒勻速運(yùn)行時(shí)，PLC 控制器內(nèi)判斷電流檢測(cè)器檢測(cè)到的電流值相比M 減少200～300 A，則PLC 控制器控制殘留報(bào)警器進(jìn)行報(bào)警，證明第一箕斗和第二箕斗內(nèi)殘留量過多，有超載風(fēng)險(xiǎn)。

2.5 特點(diǎn)分析

1）測(cè)速機(jī)輸出的電壓先經(jīng)過阻容吸收電路，阻容吸收電路作用是吸收浪涌和尖峰，以減小對(duì)控制系統(tǒng)的沖擊和負(fù)荷。

2）提出了新的超速報(bào)警方法，當(dāng)檢測(cè)的實(shí)際速度大于設(shè)定速度的次數(shù)超過5 次，則在提升機(jī)完成工作停下后進(jìn)行報(bào)警，不會(huì)造成直接停機(jī)的情況，不僅保障了提升機(jī)安全穩(wěn)定的運(yùn)行，也能實(shí)現(xiàn)超前報(bào)警，及早發(fā)現(xiàn)提升機(jī)的問題。

3）提出了殘留檢測(cè)方法，通過對(duì)提升機(jī)運(yùn)行時(shí)電流的變化，判斷箕斗內(nèi)是否有殘留，預(yù)防超載提升，避免了超載提升帶來的嚴(yán)重影響，極大地保障了煤炭生產(chǎn)的安全穩(wěn)定。

3 實(shí)踐應(yīng)用及效果分析

礦井提升機(jī)直流控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，在山西汾西瑞泰正中煤業(yè)井下KMD-3.5×4（III）E 型提升機(jī)上進(jìn)行了安裝調(diào)試，并投入到實(shí)踐應(yīng)用當(dāng)中。經(jīng)直流控制系統(tǒng)改造后的KMD-3.5×4（III）E 型提升機(jī)從2019 年5 月運(yùn)行至今，提升機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，直流控制系統(tǒng)控制可靠，新的報(bào)警預(yù)警辦法和殘留檢測(cè)方法準(zhǔn)確可靠，為保障該提升機(jī)的安全運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。該礦井提升機(jī)直流控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用后，提升機(jī)無一起安全事故發(fā)生，工作效率極高，有效保障了煤礦的運(yùn)輸，為企業(yè)創(chuàng)造了較好的安全經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)語

設(shè)計(jì)了煤礦用提升機(jī)直流控制系統(tǒng)、超速報(bào)警方法及殘留檢測(cè)方法，該直流控制系統(tǒng)包括測(cè)速機(jī)、PLC 控制器和直流調(diào)速裝置，測(cè)速機(jī)連接有阻容吸收電路，阻容吸收電路分別與PLC 控制器和直流調(diào)速裝置電連接，直流調(diào)速裝置與PLC 控制器電連接，PLC 控制器連接有超速報(bào)警器和殘留報(bào)警器。阻容吸收電路作用是吸收浪涌和尖峰，以減小對(duì)控制系統(tǒng)的沖擊和負(fù)荷。提出了新的超速報(bào)警方法，當(dāng)檢測(cè)的實(shí)際速度大于設(shè)定速度的次數(shù)超過5 次，則在提升機(jī)完成工作停下后進(jìn)行報(bào)警。提出了殘留檢測(cè)方法，通過對(duì)提升機(jī)運(yùn)行時(shí)電流的變化，判斷箕斗內(nèi)是否有殘留，預(yù)防超載提升，極大地保障了煤炭生產(chǎn)的安全穩(wěn)定。該煤礦用提升機(jī)直流控制系統(tǒng)在山西汾西瑞泰正中煤業(yè)井下KMD-3.5×4（III）E 型提升機(jī)上進(jìn)行了實(shí)踐應(yīng)用，效果理想。