基于全數(shù)字直流調(diào)速技術(shù)的礦井提升機(jī)研究

童立領(lǐng)

摘 要：傳動(dòng)裝置是礦井提升機(jī)的主要控制裝備，是礦井提升機(jī)的核心組成部分。目前，在我國煤礦工作中，大多數(shù)礦井提升機(jī)都存在電氣傳動(dòng)方案不足的情況。主要分析了全數(shù)字直流調(diào)速技術(shù)在礦井提升機(jī)中的運(yùn)用，以期為日后的相關(guān)工作提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：全數(shù)字；直流調(diào)速技術(shù)；礦井提升機(jī)；電氣傳動(dòng)方案

中圖分類號(hào)：TD63+3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.13.129

電氣傳動(dòng)系統(tǒng)是礦井提升機(jī)的核心部分，它經(jīng)歷了從恒速向調(diào)速的轉(zhuǎn)變，由原來的單機(jī)獨(dú)立控制變成了多系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制。在煤礦的工作中，礦井提升機(jī)主要負(fù)責(zé)工作人員、礦石和煤炭的升降，其質(zhì)量和性能是煤礦工作人員生命安全的重要保障，對(duì)煤炭和礦石的生產(chǎn)質(zhì)量有著最直接的關(guān)系。一旦礦井提升機(jī)在工作中出現(xiàn)了設(shè)備故障等問題，都將會(huì)影響整個(gè)煤礦工作的運(yùn)行，進(jìn)而威脅到工作人員的生命安全，會(huì)給煤礦企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

1 礦井提升機(jī)的速度控制

在礦井提升機(jī)工作的過程中，要保證其具有較高的安全性、可靠性和工作效率。在傳統(tǒng)礦井提升機(jī)運(yùn)行的過程中，其速度增減、突然啟動(dòng)或者停止工作，都會(huì)導(dǎo)致其速度曲線發(fā)生較大幅度的改變，產(chǎn)生巨大的電流沖擊。在工作過程中，如果發(fā)生巨大的電流沖擊，就很容易引發(fā)設(shè)備故障，縮短設(shè)備的使用周期，提高購買設(shè)備和維修設(shè)備的成本。由于受到了巨大的電流沖擊，設(shè)備很容易發(fā)生故障，造成一定的安全隱患，進(jìn)而影響煤礦的工作效率，損害煤礦工作的經(jīng)濟(jì)效益。目前，國內(nèi)大部分礦井提升機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)都存在靜態(tài)誤差，當(dāng)提升機(jī)到達(dá)進(jìn)口時(shí)，由于重物的卸載，質(zhì)量減輕、速度變快，很容易增加不安全因素，進(jìn)而影響工作效率。根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)可知，“S”形曲線是礦井提升機(jī)運(yùn)行最理想的速度曲線，這樣能夠有效地提高礦井提升機(jī)的舒適性，減少設(shè)備發(fā)生故障的概率，有效地控制電流，以確保工作能夠正常運(yùn)行，保證工作人員的生命安全。

2 全數(shù)字直流調(diào)速技術(shù)系統(tǒng)方案

2.1 主回路方案的選擇

目前，我國礦井提升機(jī)電氣傳動(dòng)方案主要有以下幾種：當(dāng)?shù)V井提升機(jī)的電容量在300 kW以下時(shí)，通常采用交流調(diào)速系統(tǒng)；當(dāng)?shù)V井提升機(jī)的電容量在300 kW以上，并且低于2 000 kW時(shí)，一般采用電動(dòng)機(jī)—晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)；當(dāng)?shù)V井提升機(jī)的電容量在2 000 kW以上時(shí)，直接采用交—交變頻交流調(diào)速系統(tǒng)。交流調(diào)速裝置的配置比直流裝置的配置價(jià)格要貴幾百萬甚至幾千萬以上，如果不能有效利用交流部分的大部分電流，就很容易造成電流的流失，浪費(fèi)電力資源。交流調(diào)速系統(tǒng)通常比直流調(diào)速系統(tǒng)更復(fù)雜，對(duì)電網(wǎng)的污染比較大，存在較大的諧波和頻波。DCS800可自動(dòng)優(yōu)化升級(jí)電流、磁場和可針對(duì)性速度，利用電機(jī)電壓調(diào)節(jié)器可以調(diào)控突然轉(zhuǎn)變的電網(wǎng)電壓，同時(shí)，利用現(xiàn)場總線的特點(diǎn)來降低生產(chǎn)成本，能夠充分利用電流，有利于資源的節(jié)約，具有良好的動(dòng)、靜態(tài)控制性能和調(diào)速性能，能夠根據(jù)機(jī)械生產(chǎn)的要求合理地調(diào)整礦井提升機(jī)的速度。

2.2 控制系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié)

2.2.1 應(yīng)用控制器

應(yīng)用控制器主要是用來處理提升機(jī)中的特殊功能，它以總線的一個(gè)節(jié)點(diǎn)為工作中心點(diǎn)，與其他控制器密切聯(lián)系，經(jīng)過速度給定信號(hào)，應(yīng)用控制器會(huì)處理、接收電機(jī)信號(hào)，并通過傳動(dòng)器模塊將信號(hào)傳送給數(shù)字傳動(dòng)控制器，再經(jīng)過傳動(dòng)器模塊將控制器的作用狀態(tài)反饋給應(yīng)用控制器，最后通過總線的一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳送到其他控制器中去。DCS800的控制器具有啟動(dòng)向?qū)У奶攸c(diǎn)，能夠快速調(diào)速，提前設(shè)置主要數(shù)據(jù)，進(jìn)而縮短了調(diào)試時(shí)間，大大提高了工作效率。

2.2.2 數(shù)字傳動(dòng)控制器

數(shù)字傳動(dòng)控制器主要包括速度給定環(huán)節(jié)、速度測量環(huán)節(jié)、調(diào)節(jié)速度和電流、控制勵(lì)磁單元、保護(hù)設(shè)備運(yùn)行過程中的變流器和電機(jī)、排查和追蹤設(shè)備運(yùn)行過程中會(huì)出現(xiàn)的故障等多項(xiàng)工作。DCS800傳動(dòng)可以滿足所有用戶的需求，為傳統(tǒng)的運(yùn)行升級(jí)提供雙電機(jī)操作、反向磁場和同步控制等多方面的支持。當(dāng)速度信號(hào)到達(dá)速度應(yīng)用控制器后，速度給定環(huán)節(jié)會(huì)定量處理速度信號(hào)，再經(jīng)由速度調(diào)節(jié)器有效地調(diào)節(jié)提升機(jī)的速度，使提升機(jī)的速度在提速和減速的過程中能夠平穩(wěn)過渡，降低工作人員的不適感。調(diào)節(jié)電流能夠有效避免提升機(jī)在工作過程中遭受巨大的電流沖擊，提升機(jī)能夠智能調(diào)節(jié)其自身負(fù)荷的重力，以保證速度的穩(wěn)定，提高設(shè)備的工作性能，減少設(shè)備的檢修和維護(hù)成本。DCS800的控制盤具有多種語言功能和幫助功能，能夠及時(shí)檢測設(shè)備發(fā)生的故障，監(jiān)測設(shè)備的供電情況，并以報(bào)警和故障兩種形式實(shí)現(xiàn)信息預(yù)警，自動(dòng)限時(shí)轉(zhuǎn)行裝置的運(yùn)行，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，直接跳閘停止設(shè)備的工作。

2.2.3 提升直流傳動(dòng)的控制過程

提升直流傳動(dòng)的控制過程主要包括對(duì)加速過程、等速運(yùn)行過程和減速過程的控制。在電機(jī)的加速過程中，要確保給定電流量要達(dá)到加速所需要的數(shù)值，速度調(diào)節(jié)器要處于飽和狀態(tài)，以此來推動(dòng)電機(jī)加速啟動(dòng)。直流調(diào)速系統(tǒng)會(huì)使電機(jī)的性能變硬，促使電機(jī)在加速過后回落到穩(wěn)定的工作狀態(tài)，以此降低設(shè)備的故障率，保證安全工作和環(huán)保生產(chǎn)。當(dāng)接收到減速信號(hào)時(shí)，速度調(diào)節(jié)器要保持飽和狀態(tài)，其他的速度控制器要與加速狀態(tài)時(shí)的工作原理背向工作，使電流穩(wěn)定在負(fù)載電流，并且快速降為0，制動(dòng)系統(tǒng)停止工作。

3 結(jié)束語

將全數(shù)字直流調(diào)速技術(shù)運(yùn)用到礦井提升機(jī)中，能夠有效改善礦井提升機(jī)的內(nèi)部配置，有效且精準(zhǔn)地調(diào)節(jié)速度，降低電流的沖擊力，及時(shí)處理設(shè)備故障的報(bào)警，解決相關(guān)故障，能夠大大減少設(shè)備故障造成的安全隱患，降低工作人員的不適感，提高設(shè)備的工作性能，減少設(shè)備的維修成本，提高煤礦工作的安全性和可靠性。

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〔編輯：白潔〕