礦井提升機制動閘的數(shù)字控制研究

張彥博

（兗州煤業(yè)股份有限公司濟寧二號煤礦，山東 濟寧 272072）

礦井提升機在工作時，想要保證工作安全，首先要完善分析礦井提升機制動閘的工作，而數(shù)字化控制技術，不僅能夠實現(xiàn)對礦井提升機的制動閘力度進行適當調整，并且還能通過這樣的技術手段實現(xiàn)礦井提升機開閘、閉閘等，最終實現(xiàn)對制動閘的保護。

1 礦井提升機制動閘的數(shù)字控制研究現(xiàn)狀

當前，我礦主要采用了TKD-A電控系統(tǒng)。這項系統(tǒng)在工作過程中主要是通過自整角機、磁放大器等組成的模擬量，實現(xiàn)對礦井提升機制動閘的閉合控制工作，而對于減速段工作而言，則是段速度給定由深指凸輪板帶動自整角機來實現(xiàn)。但是在工作中，由于磁放大器的慣性大，而工作范圍相對有限，因此工作中的回路控制往往受到許多因素的影響，無法對其工作進行有效調整，從而導致可調閘閉環(huán)不能正常運作。對于濟寧2號煤礦所采用的TKD-A交流電控，主要是為了能夠以提升電控系統(tǒng)安全為中心，在通過編碼器等技術措施，對礦井提升機制動閘進行數(shù)字化控制，不僅提升了對制動閘的控制效果，還能保證工作效率與工作人員的安全。以濟寧2號煤礦為例，該煤礦是國家“八五”重點建設項目，隸屬于兗州煤業(yè)股份有限公司，井田面積90km2，地質儲量8.55億t，目前可采儲量3.47億t，為適應高產(chǎn)高效礦井的需要，因此，礦井提升機制動閘實現(xiàn)數(shù)字控制，更能提升整體的工作效率，保證安全生產(chǎn)。

2 礦井提升機制動系統(tǒng)的工作原理

由于礦井提升機在工作過程中主要是以地面方式工作的機械系統(tǒng)，同時還是一種相對較大的絞車。工作中采用鋼絲繩帶動的方式，從而實現(xiàn)所運輸貨物在礦井中的升降，極大提升了我國礦物的開采效率和工作質量。

例如：該煤礦所采用制動系統(tǒng)的硬件設施主要包括了手把、編碼器以及剎車板等設備進行工作；而在整個制動系統(tǒng)的設計原則中，還能實現(xiàn)對外圍工作的控制，從而提升系統(tǒng)的可靠性。在工作時，則是由工作人員優(yōu)先啟動礦井總控制臺的把手，然后帶動制動閘編碼器進行信號接收，然后再將編碼器所接受的信號傳入接受器，而工作處于制動器的控制下，對編碼器信號進行解讀，最后才能通過信號傳輸口實現(xiàn)數(shù)據(jù)執(zhí)行，并且這項數(shù)據(jù)在通過制動閘剎車設備時，還能對自身進行放大，最終提升制動閘的液壓控制，完成制動。

對于提升機制動而言，這種系統(tǒng)主要是采用了位置控制原則，然后再將礦井提升機的工作過程分成4個步驟進行工作，分別是加速、減速、等速與爬行。而在當前4項速度中，對整體工作安全影響主要出現(xiàn)在減速與爬行階段，只有控制好這2個階段的運行速度，才能實現(xiàn)礦井提升機準確停車；同時，想要實現(xiàn)對提升機減速階段的控制，提升機減速與爬行階段的閉閘工作顯得尤為重要。工作中對提升機進行控制時，還能將編碼器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行適當調整，從而實現(xiàn)對其速度的控制，為了能夠方便對當前速度的控制，還可以使提升機運行至當前最大速度，并將其速度測量值標注為S，設置值為1000；即：提升機運行過程中，礦井提升機速度階段在當前最大為8.07m/s時，S值為1000。見圖 1。

圖1 提升機運行速度控制圖

3 提升機制動閘控制開關的工作原理

在工作前，首先要將總控制臺手把放在歸零位置，并且還要保證在歸零出處，閉合開關，然后再將編碼器生成的數(shù)據(jù)信號傳入到PLC中，對數(shù)據(jù)信號進行處理后，輸出到終端設備；當?shù)V井總控制室把手處在零位時，還要能夠保證油壓處于零壓狀態(tài)。這時，如果線路中出現(xiàn)的各項接點處于吸合狀態(tài)時，就要工作人員推動總控制室的制動把手，實現(xiàn)數(shù)據(jù)提升，再將所提升的數(shù)據(jù)乘以當前轉換系數(shù)，從而控制制動閘開關，實現(xiàn)對當前提升機的速度控制。在保證提升機速度不超速時，制動油壓將把手進行控制，從而實現(xiàn)對制動閘的整體約束，將其輸出方式進行轉換，同時再根據(jù)剎車板，將控制油壓進行增強。

3.1 閉環(huán)條件

通過工作人員對PLC信號數(shù)據(jù)接收傳輸器進行監(jiān)控可知，速度歸整值為D110，當提升機在等速最大速度運行時，其值為1000。通過給定速度曲線值送D570作為給定數(shù)據(jù)，那么說明當前的運行速度要大于給定速度，這時礦井提升機才能夠有效滿足閉閘的條件，使制動閉閘系統(tǒng)參與到控制提升機的速度中去。

3.2 PID控制系統(tǒng)

在提升機速度下降而不大于給定值時，制動閘才能參與到提升機的速度控制工作中去，但是在對這項速度進行檢測的過程中，由于編碼器的連接方法和提升機速度的起伏出現(xiàn)不同之處，但是在制動中，如果制動閘自身的油壓出現(xiàn)不適當下降問題，那么就會直接影響到提升機的正常穩(wěn)定工作，進而出現(xiàn)機械振動等不穩(wěn)定因素；同時，牽引提升機進行工作的鋼絲繩，也會由于機械振幅過大等原因，加劇了當前不穩(wěn)定因素的提升，并且也給提升機的工作帶來安全隱患。因此，提升機在工作過程中，可以根據(jù)當前提升機運作的整體情況，采用PID技術來穩(wěn)定提升機的整體工作，從而保證提升機安全運行。

4 制動閘斜坡與減速貼閘

4.1 斜坡控制

如果提升機在運行時，到達了終端，并且安裝在礦井內部的接近開關和數(shù)據(jù)都已完善到位，這時就需要制動系統(tǒng)能夠做到自動切除電源進行安全制動，最終實現(xiàn)提升機的自動停車。在提升機的工作過程中，當工作人員發(fā)出了停車命令信號后，PLC就能根據(jù)自身對停車信號的接受，從而直接切斷電源，使提升機停車。但是在當前環(huán)境下，如果出現(xiàn)了制動油壓從最大值降到為零的現(xiàn)象時，還會出現(xiàn)相當大的機械沖擊，尤其是油壓突然降低，電機側軸編碼器經(jīng)過了多次轉動后，才能實現(xiàn)完全停止，這時還會出現(xiàn)為運行制動的故障警示。此外，還需要考慮到提前發(fā)出制動命令。例如：當提升機在工作過程中，當距離停車終端還有1m最終距離的時候，就需要工作人員能夠通過總控制臺發(fā)出命令，并且還要對制動油壓進行斜坡控制、逐步下降，從而確保實現(xiàn)提升機停車平穩(wěn)。

4.2 預貼閘控制

對于交流電控制而言，當該系統(tǒng)提升自身容量到一定減速點時，系統(tǒng)中高壓轉向接觸器出現(xiàn)釋放，從而停止提升機的電機電源，同時也是為了防止出現(xiàn)高壓電氣故障，對工作人員安全構成的威脅。此外，如果高壓電流進入了低頻率后，還會直接對器件造成嚴重損壞，還需要工作人員對其進行熄弧工作進行延時，才能采用吸合低頻換向傳感器進行工作，并進入低頻系統(tǒng)后，實施低頻制動工作，這時提升機的速度就會下降0.5m/s，實現(xiàn)低頻拖動。

相對直流電路而言，提升機在當前工作中的交流變電系統(tǒng)存在著時間失控等問題，而失控時間在提升機工作的過程中，出現(xiàn)的時間越久，那么對提升機自身構成的安全隱患也就越大。尤其是在系統(tǒng)中出現(xiàn)負力提升時，可以在過了當前減速點之后，高壓切除提升機還會出現(xiàn)失控運行等故障，這時提升機在工作時，不僅不會出現(xiàn)減速運行，還會在提升物品的重力作用下，提高了不穩(wěn)定因素的發(fā)生概率和可能性。因此，提升機在制動時，要進行提前減速，降低油壓并采取預貼閘的方式，判斷出現(xiàn)場現(xiàn)狀與調試修正。

5 結語

對于礦井提升機制動閘的工作，可以采用數(shù)字化方式進行完善，并保證制動油壓能夠維持在穩(wěn)定輸出范圍內；再由控制器的方式，制作出給定曲線或者采用PID進行計算，以此保證當前負力安全性得到有效提升。

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