全數字直流調速系統在礦井提升機的應用

馬 剛

（晉煤集團趙莊二號井安全監察部，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

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。根據電機的種類，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，交流驅動提升機應用廣泛。但由于調速性能較差，很難適用于調速性能要求較高的場合。

直流電動機有良好的起、制動性能，宜于在大范圍內平滑調速，調速性能遠優于交流電動機。隨著大功率可控硅的使用，首先，實現了整流器件的更新換代，以晶閘管整流裝置取代了沿用已久的直流發電機—電動機系統。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速系統的一大優點，直流調速逐漸在大中型礦山驅動場合占據主導地位。

2.2 全數字直流調速系統功能分析

如圖1所示為采用數字控制的可控硅-電動機直流驅動提升機的結構圖。

主控系統、驅動控制系統、制動控制系統、監控系統和井筒信號系統等組成了數控直流提升機的電控系統。

提升機主控系統接收操作臺、監測系統、驅動控制系統、制動系統、監控系統、井筒信號系統和外部各個監測元件的信息，具有運行邏輯、順序和行程等控制功能和監測保護等功能，是控制系統的核心，如圖1。接收到的信息經過主控程序處理，將相應信息、指令返回各個系統中，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、監測和通訊保護、行程控制和通訊功能由主控系統軟件執行。硬件為PLC可編程控制器。

驅動控制系統用來實現速度、電流閉環控制及與傳動有關的監測保護功能。該部分接收主控系統指令和參數，也包括一些其自己檢測的信號，程序通過速度PID調節和位置控制，向電流、勵磁控制環節發送電樞、勵磁電流基準值。

圖1 數控直流提升機結構框圖

監控系統通過采集聯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信號，對提升機的位置、速度等運行參數進行檢測和計算，并提供保護功能，起到主控和驅控保護功能的后備冗余保護作用。另一種監控系統功能是由監控系統執行不同于主控和驅控系統的特定監控功能，如定點速度檢測、全程運行速度保護、運行位置檢測、運行狀態同步檢測等重要運行參數的檢測，是一個必不可少的系統。

安全回路有軟件和硬件兩條路線，即主控系統和繼電器回路。它們以硬件安全回路為主，之間相互作用。凡與主控系統有聯系或者有通訊關系的系統，如驅動控制系統、制動控制系統、井筒信號系統及關鍵狀態信號等在需要使安全回路跳閘時，主控系統的軟件安全回路就會動作，并且會向繼電器安回發出跳閘指令。

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同步化操作，達到位置準確測量的目的。

在數控提升機中，安全保護功能強大，存在于主控、驅動控制、監控等系統中，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）采用全數字直流調速系統，可靠性高，技術性能好，控制系統可靠性大大提高，無故障時間變長，控制性能加強。而且調節、維護比較方便、處理故障用時短。

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

（3）采用全數字調節系統，系統運行可靠穩定。克服了系統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。