【正文】 井提升機(jī)和多繩摩擦式礦井提升機(jī)。 礦井提升機(jī)按提升鋼絲繩的工作原理分纏繞式礦井提升機(jī)和摩擦 式礦井提升機(jī)。所以要尋求一種控制方法來(lái)提高控制精度。 本論文承擔(dān)的主要任務(wù)如下： 1．提升機(jī)電控系統(tǒng)主電路部分 結(jié)合煤礦生產(chǎn)實(shí)際情況，分析提升機(jī)工作過(guò)程及工作特點(diǎn)。因此，變頻器在提升機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用具有十分廣闊的前景。這兩種系統(tǒng)大都采用數(shù)字控制方式實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的高自動(dòng)化運(yùn)行，效率高，有準(zhǔn)確的制動(dòng)和定位功能，運(yùn)行可靠性高，但造價(jià)昂貴，中小礦井難以承受。礦井提升系統(tǒng)具有環(huán)節(jié)多、控制復(fù)雜、運(yùn)行速度快、慣性質(zhì)量大、運(yùn)行特性復(fù)雜的特點(diǎn)，且工作狀況經(jīng)常交替轉(zhuǎn)換。為確保人員和設(shè)備的安全，對(duì)不同故障一般采用不同的處理方法。采用微機(jī)控制，可通過(guò)采集各種傳感信號(hào)，如轉(zhuǎn)角脈沖變換、鋼絲繩打滑、井筒、滾筒及鋼絲繩磨損等信號(hào)進(jìn)行處理，計(jì)算出容器準(zhǔn)確的位置而施以控制和保護(hù)。無(wú)齒輪傳動(dòng)部分 (不需要減速器 )、總效率高、電能消耗少 。這幾種提升機(jī)通 常在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路中串接附加電阻進(jìn)行起動(dòng)和調(diào)速。 礦井提升系統(tǒng)的類型很多，按被提升對(duì)象分 :主井提升、副井提升 。在提升機(jī)機(jī)械和電氣傳動(dòng)技術(shù)飛速發(fā)展的同時(shí)，電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使提升機(jī)的電氣控制系統(tǒng)更是日新月異。 設(shè)計(jì)題 目： 提升機(jī)電控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專題 （ 論 文） 題 目： 指 導(dǎo) 老 師 ： 答 辯 委 員會(huì) 根據(jù) 學(xué) 生提交的 畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論 文）材料，根據(jù) 學(xué) 生答 辯 情 況 ， 經(jīng) 答辯 委 員會(huì)討論評(píng) 定， 給 予 學(xué) 生 畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論 文）成 績(jī)?yōu)? 。 答 辯 委 員會(huì) 人，出席 人 答 辯 委 員會(huì) 主任（ 簽 字）： 答 辯 委 員會(huì) 副主任（ 簽 字）： 答 辯 委 員會(huì) 委 員 ： ， ， ， ， ， ， 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō) 明 書 （ 論 文 ） 第 4 頁(yè) 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論 文） 評(píng)語(yǔ) 第 頁(yè) 共 頁(yè) 學(xué) 生姓名： 張致源 專業(yè) 礦山機(jī)電 年 級(jí) 08 畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論 文） 題 目： 提升機(jī) 電控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 評(píng) 閱 人： 指 導(dǎo)教師 ： （ 簽 字） 年 月 日 成 績(jī) ： 系（科）主任： （ 簽 字） 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論 文）及答 辯評(píng)語(yǔ) ： 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō) 明 書 （ 論 文 ） 第 5 頁(yè) 摘 要 我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展突飛猛進(jìn)，工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有很重要的地位，它不僅全面地影響國(guó)民經(jīng)濟(jì)其他部門的發(fā)展，同時(shí)也極大地影響人民的物質(zhì)與文化生活水平地提高，影響整個(gè)社會(huì)的進(jìn)步。早在上世紀(jì)七十年代，國(guó)外就將可編程控制器 (PLC)應(yīng)用于提升機(jī)控制。按井筒的提升道角度分 :豎井和斜井 。串電阻調(diào)速是一種恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方法轉(zhuǎn)子功率的損耗隨著串入的電阻的增大而增大。單機(jī)容量大，適用范圍廣 。一般過(guò)程控制用微機(jī)作監(jiān)視，行程控制也采用單獨(dú)下位機(jī)完成。安全回路極為重要，它是保護(hù)的最 后環(huán)節(jié)之一，英、德幾家公司都采用兩臺(tái) PC 微機(jī)構(gòu)成安全回路，使安全回路具有完善的故障監(jiān)視功能，無(wú)論是提升機(jī)還是安全回路本身出項(xiàng)故障時(shí)都能準(zhǔn)確地實(shí)施安全制動(dòng)。雖然礦井提升系統(tǒng)本身有一些安全保護(hù)措施，但是由于現(xiàn)場(chǎng)使用環(huán)境條件惡劣，造成了各種機(jī)械零件和電氣元件的功能失效，以及操作者的人為過(guò)失和對(duì)行程監(jiān)測(cè)研究的局限性，使得現(xiàn)有保護(hù)未能達(dá)到預(yù)期的效果，致使提升系統(tǒng)的事故至今仍未能消除。對(duì)于中、小型提升機(jī)，則多采用交流繞線式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子切換電阻調(diào)速的交流電氣 傳動(dòng)系統(tǒng)，即 TKD 電控系統(tǒng)。本文介紹變頻器在提升機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。給出提升系統(tǒng)的整體控制方案；確定基于 PLC 控制的大功率礦井提升機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)組成。在實(shí)際中經(jīng)常采用的轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速因其為有級(jí)調(diào)速，調(diào)速平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō) 明 書 （ 論 文 ） 第 6 頁(yè) 不連續(xù)，且對(duì)電網(wǎng)沖擊大。纏繞式礦井提升機(jī)有單卷筒和雙卷筒兩種，鋼絲繩在卷筒上的纏繞方式與一般絞車類似。后者的優(yōu)點(diǎn)是：可采用較細(xì)的鋼絲繩和直徑較小的摩擦輪，從而機(jī)組尺寸小，便于制造；速度高、提升能力大、安全性好。鋼絲繩的一端固定在卷筒上，另一端繞過(guò)天輪與提升容器相連；卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，鋼絲繩向卷筒上纏繞或放出，帶動(dòng)提升容器升降。 20 世紀(jì) 50 年代末，英國(guó)人布雷爾（ Blair）設(shè)計(jì)了一臺(tái)直徑 (又稱布雷爾式提升機(jī) )，提升高度 1580～ 2349m，一次提升量 10～ 20t。 升機(jī) 機(jī)房設(shè)在井塔頂層，與井塔合成一體，節(jié)省場(chǎng)地；鋼絲繩不暴露在露天，不受雨雪的侵蝕，但井塔的重量大，基建時(shí)間長(zhǎng)，造價(jià)高，并不宜用于地震區(qū)（圖 3）。雙滾筒提升絞車的 2 套閘瓦的傳動(dòng)裝置必須分開。保險(xiǎn)閘施閘時(shí)，杠桿和閘瓦不得發(fā)生顯著的彈性擺動(dòng)。 限速裝置：提升 速度超過(guò) 3m/s 的提升絞車必須裝設(shè)限速裝置，以保證提升容器（或平衡錘）到達(dá)終端位置時(shí)的速度不超過(guò) 2m/s。 防止過(guò)卷裝置、防止過(guò)速裝置、限速裝置、減速功能保護(hù)裝置應(yīng)設(shè)置為相互獨(dú)立的雙線型式。 變頻調(diào)速控制系統(tǒng)工作原理： 如圖 3— 1，系統(tǒng)內(nèi)部采用矢量控制思想， AC380V 三相動(dòng)力電源由隔爆接線腔 R,S,T 3個(gè)接線柱接入隔爆主腔內(nèi)，大功率變頻（ SB61G110KW）可以將工頻三相交流電經(jīng)過(guò)交 —直變換之后經(jīng)過(guò)逆變器，利用設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行逆變，使得輸出為某一相應(yīng)設(shè)定頻率的交流平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō) 明 書 （ 論 文 ） 第 12 頁(yè) 電，經(jīng)變頻后輸出 U,V,W 來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)行。 提升機(jī)電控系統(tǒng)變頻器選擇 本調(diào)速控制系統(tǒng)包括：德國(guó)的西門子 (Siemens)公司生產(chǎn)的模塊式 PLC S7300 和變頻器各一臺(tái)。與變頻調(diào)速良好的起、制動(dòng)功能相結(jié)合，特別適用于采用變頻調(diào)速，短時(shí)間或斷續(xù)周期運(yùn)行、頻繁啟動(dòng)和制動(dòng)的場(chǎng)合，既能保證電動(dòng)機(jī)在高頻時(shí)的過(guò)載能力，又能在低頻時(shí)保持恒轉(zhuǎn)矩輸出。其技術(shù)數(shù)據(jù)如表 3— 1所示： 2 變頻器的容量選擇 在一臺(tái)變頻器驅(qū)動(dòng)一臺(tái)電機(jī)的情況下，變頻器的容量選擇要保證變頻器的額定電流大于該電動(dòng)機(jī)的額定電流，或者是變頻器所適配的電動(dòng)機(jī)功率大于當(dāng)前該電動(dòng)機(jī)的功率。 1 聲光報(bào)警回路 (1)、變頻器報(bào)警輸出的動(dòng)斷（常閉）觸點(diǎn)“ 30B30C”串聯(lián)在 KM1 的線圈電路內(nèi)，當(dāng)變頻器因故障不能正常工作時(shí)，發(fā)出報(bào)警；同是報(bào)警輸出的常閉觸點(diǎn)動(dòng)作，使 KM1 線圈失電，將變頻器與電源斷開，進(jìn)行安全保護(hù)。這時(shí)： 電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)在頻率剛減小的瞬間，電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速隨之下降，而由于機(jī)械慣性的原因，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速未變。所以，從變頻調(diào)速系統(tǒng)的角度來(lái)看，拖動(dòng)系統(tǒng)在轉(zhuǎn)速下降時(shí)減少的動(dòng)能，由電動(dòng)機(jī)“再生”電能后，在變頻器的直流電路中被消耗掉了。 制動(dòng)單元 BV 如圖 3— 4，制動(dòng)單元 BV的功能是，當(dāng)直流回路的電壓超過(guò)規(guī)定的限值勤 時(shí)，接通耗能電路，使直流回路通過(guò)釋放能量。具體操作是，將電機(jī)與變頻器切斷后向定子繞組內(nèi)通入直流電流，定子磁場(chǎng)是靜止的。 B、直流制動(dòng)強(qiáng)度即預(yù)置在定子繞組上施加直流電壓或直流電流的大小，它決定了直流制動(dòng)的強(qiáng)度，如圖 3— 5所示。運(yùn)行非對(duì)稱 5階段速度是礦井提升機(jī)應(yīng)用最為廣泛和典型的運(yùn)行方式。 S形速度曲線數(shù)學(xué)模型 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō) 明 書 （ 論 文 ） 第 22 頁(yè) 根據(jù)前述分析可知，將圖 4— 1（ d）所示運(yùn)行曲線應(yīng)用于礦井提升機(jī)非對(duì)稱 5階段速度圖，就可得到所需的非對(duì)稱 5階段理想 S形速度曲線（見圖 4— 3） 圖 4— 3 非對(duì)稱 5 階段理想 S 形速度曲線 圖中 v、 a、ρ分別為速度、加速度和加加速度； a1是最大正向加速度值，ρ 1是最大正向加加速度值