【正文】 ，其它各段速度勻按距離給出，計算公式如前。如減速時間設(shè)置較短時，變頻器制動單元和制動電阻起作用，不致因減速過快跳閘。上升時 ,電動機保持電動狀態(tài) ,重車提升機以額定運行速度穩(wěn)定運行。由此得到實際 S 形速度給定曲線（見圖 4— 4），其可以通過 PLC 編程控制實現(xiàn) ,圖中加速和減速段的時間均在變頻器上設(shè)置。另外，在程序?qū)崿F(xiàn)上，盡管其數(shù)學(xué)模型相對復(fù)雜，浮點計平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 第 26 頁 算量大，但隨著 CPU性能的突飛猛進， PLC編程越來越容易，且不會大幅增加其 CPU循環(huán)周期。然后按照上述 S 形速度曲線公式確定每段所需運行時間及各拐點時間，求出各拐點速度，再按插值法求出速度曲線并存入 CPU 的 RAM 中。 提升機每次運行的距離不盡相同，這就要求系統(tǒng)能夠根據(jù)不同距離通過計算求取不同的速度曲線。（ 1） oabc 為提升機箕斗的啟動加速階段（ 30 t≤ t），它包括 oa、 ab、bc 三小段曲線形成一理想 S形啟動加速曲線段。在現(xiàn)代礦井提升機的控制系統(tǒng)中， S形速度的給定方式一般有兩種。 礦井提升機在啟動加速階段不外乎有 5類主要運行速度曲線：加速度 時間曲線和加加速度時間曲線兩組曲線（見圖 4— 1）。 圖 3— 5 直流制動功能預(yù)置 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 第 20 頁 第 5章 提升機 調(diào) 速控制系 統(tǒng)軟 件 實現(xiàn) 礦井提升機中 S 型速度曲線建模及實現(xiàn) 度曲線的選擇及給定方法 （ 1）速度曲線選擇 傳統(tǒng)上，礦井提升機箕斗的運行速度曲線，根據(jù)加減速特性的不同，可分為 3階段速度圖、5 階段速度圖和 6階段速度圖。一般情況下，直流電壓以不超過 50 V為宜。轉(zhuǎn)換時對應(yīng)的頻率即為直流制動的起始頻率，如圖所示。因為轉(zhuǎn)子繞組切割磁力線的速度較大，所產(chǎn)生的制動 轉(zhuǎn)矩比較強烈，從而可縮短停機時間。 b）集電極最大電流按正常電壓下流經(jīng)的電流的兩倍來選擇 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 第 19 頁 三、直流制動單元 能耗制動和直流制動配合使用能達到理想的制動效果。 圖 3— 4能耗制動和制動單元電路 b）電壓取樣與比較電路由于 的驅(qū)動電路是低壓電路，故只能按比例取出的一部分作為采樣電壓，和基準(zhǔn)電壓進行比較，得到控制導(dǎo)通或截止的指令信號。當(dāng)電動機的再生制動狀態(tài)屬于正常工作狀態(tài)時，應(yīng)取 =。用于消耗電動機再生電能的電路，就是能耗制動電路。過高的直流電壓將使各部分器件受到損害。電動機處于發(fā)電機狀態(tài)。為此，變頻器調(diào)速時應(yīng)設(shè)置能耗制動和直流制動功能。 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 第 17 頁 (2)、聲光報警電路由報警輸出的動合（常開）觸點“ 30B30A”控制，當(dāng)變頻器跳閘時，觸點“ 30B30A”閉合，將報警指示燈 HL和電笛 HA 接通，進行聲光報警。 根據(jù)變頻器所需容量，查變頻器型號規(guī)格：選擇森蘭 SB61G110KW通用型變頻器。 考慮到礦用電機性能上的差異及機械負載的波動，變頻器容量取電動機容量的 ，本系統(tǒng)中所需電動機的軸上功率為 75KW，按 105KW以上變頻器。因此．在選擇電動機的保護元件時可以用 1kw2A 來估算電動機的額定電流值，從而達到快速選擇保護元件的目的。與標(biāo)準(zhǔn)的電壓 — 頻率控制裝置相比較，在速度參數(shù)和負載轉(zhuǎn)矩都改變的情況下， VVCPLus 的動態(tài)和穩(wěn)定性較優(yōu)越，可實現(xiàn)一個全數(shù)字化的保護，即使在最惡劣的操 作條件下，也可確保可靠運行。 為了與變頻調(diào)速系統(tǒng)配合，保證在啟動力矩、低頻轉(zhuǎn)矩、過載能力等方面滿足系統(tǒng)的要求，選用冶金起重專用變頻電動機。 根據(jù)變頻調(diào)速原理，在變頻器的控制輸入回路中接入頻率設(shè)定電路，由 PLC 輸出的模平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 第 13 頁 擬量，即電壓或電流信號來控制變頻器的輸出頻率，實現(xiàn)電機速 度控制。 控制監(jiān)視系統(tǒng)通過與 PLC 的通信，將電動機的所有運行參數(shù)和故障參數(shù)都顯示出來，并對礦車的位置及速度進行時時監(jiān)控。這樣，就起到了調(diào)速的作用。它是整個礦井提升機運輸系統(tǒng)的控制核心，通過它可以設(shè)定系統(tǒng)的工作方式和控制方式，可以發(fā)布系統(tǒng)的各種控制命令， 以實現(xiàn)對提升機啟動、加速、平穩(wěn)運行、減速、停車以及緊急制動等各種控制功能。各部分功能如下：動力裝置：包括主電機、減速器、卷筒、制動器和底座，完成人、物、料的運輸任務(wù)。 滿倉保護裝置 ：箕斗提升的井口煤倉倉滿時能自動報警和自動斷電。 深度指示器失效保護裝置：當(dāng)指示器失效時，能自動停電并能使保險閘發(fā)生作用。 防止過速裝置：當(dāng)提升速度超過最大速度 15%時，必須能自動停電，并能使保險閘發(fā)生作用。在調(diào)整雙卷筒提升絞車卷筒旋轉(zhuǎn)的相對位置時（此時游動卷筒與主軸脫離連接），制動裝置在各滾筒閘輪上所發(fā)生的力矩，不得小于該滾筒所懸重量（鋼絲繩重量與提升容量重量之和）形成的旋轉(zhuǎn)力矩的 倍。 保險閘或保險閘第一級由保護回路斷電時起至閘瓦接觸到閘輪上的空動時間：壓縮空氣驅(qū)平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 第 10 頁 動閘瓦式制動閘不得超過 ，儲能液壓驅(qū)動閘瓦式制動閘不得超過 ，盤式制動閘不得超過 。 提升絞車除設(shè)有機械制動閘外，還應(yīng)設(shè)有電氣制動裝置。 制動裝置的有關(guān)規(guī)定 （一） 《煤礦安全規(guī)程》第 428 條規(guī)定：提升絞車必須裝設(shè)深度指示器、開始減速時能自動示警與不離開座位即能操縱的常用閘和保險閘，保險閘必須能自動發(fā)生制動作用。 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 第 9 頁 第 3章 礦 井提升機的制 動 裝置及安全裝置 礦井提升機的制動裝置 制動裝置的組成及種類 提升機制動系統(tǒng)是提升機重要 組成部分，它直接關(guān)系到提升機設(shè)備得安全運行，它由制動器（閘）和傳動裝置組成。車槽裝置用于車削繩槽，保持直徑一致，有利于每根鋼絲繩張力均勻。主導(dǎo)輪表面裝有帶繩槽的摩擦襯墊。早期采用變直徑提升機（圓柱圓錐形卷筒），現(xiàn)多采用尾繩平衡。兩根鋼絲繩各固定在一個卷筒上 ,分別從卷筒上、下方引出 ,卷筒轉(zhuǎn)動時，一個提升容器上升，另一個容器下降。因而卷筒的直徑和寬度也要增大，故不適用于深井提升。 （一）纏繞式提升機： 纏繞式提升機的主要部件有主軸、卷筒、主軸承、調(diào)繩離合器、減速器、深度指示器平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 第 7 頁 和制動器等（圖 2）。摩擦式礦井提升機根據(jù)布置方式分為塔式摩擦式礦井提升機（機房設(shè)在井筒頂部塔架上）和落地摩擦式 礦井提升機（機房直接設(shè)在地面上）兩種。雙筒的每個卷筒各配一根鋼絲繩，連接兩個容器，運轉(zhuǎn)時一個容器上升，另一個容器下降。 第 2章 礦 井提升機的 組 成及分 類 礦井提升機的組成及分類 礦井提升機主要由電動機、減速器、卷筒（或摩擦輪）、制動系統(tǒng)、深度指示系統(tǒng)、測速限速系統(tǒng)和操縱系統(tǒng)等組成，采用交流或直流電機驅(qū)動。 4．保護及抗干擾措施 傳統(tǒng)交流電控系統(tǒng)可靠性差，其安全保護、閉鎖及監(jiān)測系統(tǒng)不完善，均為單線系統(tǒng)，且與控制系統(tǒng)相混聯(lián)，多數(shù)共用一套線路，互相影響。 3．提升機速度給定方式分析 由于礦山生產(chǎn)過程中，提升機所承受的載荷不同、提升的方式及提升行程不同，提升機的牽引力也就不同，應(yīng)對其進行適當(dāng)調(diào)節(jié)，提升速度也應(yīng)能及時進行控 制；如不做相應(yīng)的處理和調(diào)整，系統(tǒng)將在較小的范圍內(nèi)產(chǎn)生極大的累計誤差，導(dǎo)致系統(tǒng)的巨大波動，造成過載或松繩等，甚至導(dǎo)致礦車脫軌或過卷等重大事故，而造成巨大的損失。并采取一些提高系統(tǒng)安全運行和抗干擾能力的措施。為了更直觀的顯示提升機的工作狀態(tài)及故障來源，增加了提升機監(jiān)視控制系統(tǒng)，通過顯示器對整個提升系統(tǒng)進行監(jiān)控。控制策略研究就是要通過電液控實時地、準(zhǔn)確地使提升機按給定的速度圖運行，使控制系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性滿足提升機運行的要求。變頻器調(diào)速控制電路簡單，克服了接觸器、電阻器、繞線電機電刷等容易損壞的缺點，降低了故障和事故的發(fā)生。提升機頻繁的啟動和制動工作過程會使轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速產(chǎn)生相當(dāng)嚴(yán)重的能耗，另外轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速控制電路復(fù)雜，接觸器、電阻器、繞線電機電刷等容易損壞，影響生產(chǎn)效益。 目前，我國地下礦山礦井提升機的電氣傳動系統(tǒng)主要有：對于大型礦井提升機，主要采用晶閘管變流器 — 直流電動機傳動控制系統(tǒng)和同步電動機矢量控制交一交變頻傳動控制系統(tǒng)。 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 第 4 頁 所以提升機調(diào)速控制系統(tǒng)的研究一直是社會各屆人士共同關(guān)注的一個重大課題。提升機的安全、可靠、有效高速運行，直接關(guān)系到企業(yè)的生產(chǎn)狀況和經(jīng)濟效益。 20 世紀(jì) 80 年代西歐一些工業(yè)先進國家將交流變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于提升機，有代表性的是西門子公司和 ABB 公司。 4)安全回路 安全回路是指提升機在出現(xiàn)機械、電氣故障時控制提升機進入安全保護狀態(tài)的極為重要的環(huán)節(jié)。提升過程采用微機主要完成如下參數(shù)的監(jiān)視 :a、提升過程中各工況參數(shù) (如速度、電流 )監(jiān)視 :b、各主要設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)視 。 2)提升行程控制 提升機的控制從本質(zhì)上說是一個位置控制，要保證提升容器在預(yù)定地點準(zhǔn)確停車，要求準(zhǔn)確度高，目前可達到 ? 2cm。易于控制，能實現(xiàn)自動化，安全可靠 。基礎(chǔ)省、安裝方便、建筑費用低 。 20 世紀(jì) 80 年代，我國從瑞典、西德等國引進 20 多套晶閘管 — 直流電動機控制系統(tǒng)。 目前我國提升機 90%以上均采用交流繞線式異步電動機的拖動方式，其電控系統(tǒng)用于單繩纏繞式提升機的有 TKD 系列，多繩磨擦式提升機的有 JKM、幻 J 系列。按提升類分 :單繩纏繞式和多繩摩擦式等。國產(chǎn)提升機安全性、可靠性差，在關(guān)鍵部位 —上下兩井口減速區(qū)段沒有配套的有效的速度監(jiān)視裝置，就提升機控制技術(shù)而言，依然是陳舊的，和國外相比，我們存在很大的差距。計算機和 PLC 的應(yīng)用，使提升機自動化水平、安全、可靠性都達到了一個新的高度，并提供了新的、現(xiàn)代化的管理、監(jiān)視手段。 1981 年第一臺用同步機懸臂傳動的提升機在德國 Monopol 礦問世， 1988 年由 MAVGHH和西門子合作制造的機電一體的提升機 (習(xí)慣稱為 內(nèi)裝電機式 )在德國 Romberg 礦誕生了，這是世界上第一臺機械和電氣融合成一體的同步電機傳動提升機。 工業(yè)的迅速發(fā)展，對 提升機 的設(shè)計提出了更高的要求，更需要我們提高自己的專業(yè)知識及技能水平 。 設(shè)計專題 （ 畢業(yè)論 文）