架空乘人裝置節能控制裝置的分析

張海軍

（山西煤炭運銷集團錦瑞煤業有限公司， 山西 呂梁 033000）

引言

架空乘人裝置主要用于礦井斜巷、平巷運送人員，通過電動機帶動減速機上的摩擦輪驅動，采用架空的無極循環鋼絲繩作為牽引承載。鋼絲繩主要靠尾部張緊裝置進行張緊，沿途依托繩輪支撐，以維持鋼絲繩在托輪間的饒度和張力，抱索器將乘人吊椅與鋼絲繩連接并隨之做循環運行從而實現運送人員的目的，是煤礦上常用的人員輸送設備。為了確保架空乘人裝置在滿載工況下的穩定運輸需求，其均采用了大功率電機進行驅動運行，在實際運行過程中架空乘人裝置多數情況下均是輕載運行，但電機保持恒功率輸出，造成了嚴重的資源浪費，不利于煤礦生產企業的節能降耗[1]。本文通過對架空乘人裝置運行全過程進行分析后，提出了一種智能控制的架空乘人裝置節能控制裝置，其采用專門的傳感器設備，能夠對架空乘人裝置上人員的分布情況進行分析，自動調整驅動電機的輸送功率和轉速，實現最大限度的節能運行。根據實際應用表明該節能控制裝置能夠極大提升架空乘人裝置運行的經濟性，同時該系統還具有遠程控制能力，實現對架空乘人裝置運行情況的實時監控，確保設備的運行安全性，對提升煤炭生產企業的經濟效益具有一定的作用。

1 架空乘人裝置節能控制裝置結構

架空乘人裝置節能控制裝置的整體結構如圖1所示[2]。由圖1 可知，其主要包括了一系列的傳感器設備，用于對架空乘人裝置上的人員情況和電機的運行情況進行監控，PLC 控制裝置作為架空乘人裝置的控制核心，用于根據各傳感器設備的監測結果對驅動電機的運行情況進行調整，同時該控制裝置還具備過載保護、斷電急停、閉鎖保護等，利用優化的運行控制程序實現對架空乘人裝置的運行控制。

該架空乘人裝置控制裝置的控制核心在于，傳感器設備自動對架空乘人裝置上的人員分布情況進行監測，當監測到有人乘坐時，控制驅動電機啟動，同時架空乘人裝置將人員集中到設備的端部或者尾部，特別在下行的過程中會將人員集中在端部，最大限度地利用設備和人員的重力勢能[3]，滿足節能控制需求。當系統的傳感器設備在規定的時間內（約3 min）未監控到有人時，系統將啟動停止信號，暫停架空乘人裝置的運行，為了防止誤判斷，在架空乘人裝置時設置人工啟動器，滿足特殊情況下人員的控制需求，確保架空乘人裝置的運行安全。

為了提升該節能控制裝置在正常運行過程中的節能運行，在系統內設置了一個變頻器設備，PLC 控制裝置內設置了不同人員數量和分布情況下的架空乘人裝置運行控制邏輯，能夠根據不同的工況控制變頻器輸出不同的變頻電流，實現對驅動電機輸出功率的靈活調整，極大提升了架空乘人裝置在不同工況下的適應性。

2 節能控制裝置硬件結構

該節能控制裝置需要長期在煤礦井下惡劣的工況下運行，因此對控制裝置硬件結構的可靠性和靈敏性要求極高，特別是變頻器設備，其工作時的穩定性和可靠性直接關系到整個節能控制裝置工作的有效性，因此在進行硬件結構選型時需要綜合考慮井下的高濕、高塵、高電磁干擾和耗能等因素。通過對

多種變頻器和控制器設備的分析，最終選取了

FR-D700 型變頻器[4]設備和PLC 控制器，在變頻器和PLC 控制器的外側設置了防爆外殼，滿足煤礦井下的防爆要求。同時由于井下存在較高的電磁干擾，因此在選擇數據傳輸信號電纜時應該選取具有雙屏蔽防護層的電纜設備，確保監控數據信息傳輸的安全性和穩定性，節能控制裝置的接線示意圖如圖2所示[5]。

圖2 節能控制裝置接線示意圖

如圖2 所示，該硬件結構系統內，采用了扁平直線式的綜合控制模式，優點是數據處理及時，能夠滿足對架空乘人裝置快速靈活控制的需求，但是缺點是各處按鈕均通過一個連接電纜控制，當出現故障或者接觸不良時易導致人工現場控制的失靈，但考慮到該節能控制裝置具有遠程控制、緊急制動等保護措施，因此對于其缺點可忽略。

3 結論

針對架空乘人裝置運行過程中能耗高、運行經濟性低的缺陷，提出了一種架空乘人節能控制裝置，該控制裝置以變頻器和PLC 控制裝置為核心，采用大量傳感器設備對架空乘人裝置上的人員分布情況進行監測，然后根據監測結果自動選擇相應的控制運行程序，控制驅動電機的輸出功率，滿足不同工況下節能運行的需求，根據實際應用表明：

1）傳感器設備自動對架空乘人裝置上的人員分布情況進行監測，當監測到有人乘坐時，控制驅動電機啟動，在下行的過程中會將人員集中在端部，最大限度地利用設備和人員的重力勢能，滿足節能控制需求。

2）當系統的傳感器設備在規定的時間內（約3 min）未監控到有人時，系統將啟動停止信號，暫停架空乘人裝置的運行，滿足節能控制需求。

3）PLC 控制裝置內設置了不同人員數量和分布情況下的架空乘人裝置運行控制邏輯，能夠根據不同的工況控制變頻器輸出不同的變頻電流，實現對驅動電機輸出功率的靈活調整。