【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 信號(hào)。轉(zhuǎn)子控制柜通過(guò)串切電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速，高壓換向柜實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)正反轉(zhuǎn)的控制。操作臺(tái)通過(guò)人為或程序控制主令柜。在輔助控制系統(tǒng)中，來(lái)自主令控制柜的信號(hào)控制液壓站和潤(rùn)滑站的工作，保證提升機(jī)有效可靠的運(yùn)行。 第 3章 串電阻調(diào)速系統(tǒng) 串電阻調(diào)速系統(tǒng)原理提升機(jī)的主電動(dòng)機(jī)采用繞線型異步電動(dòng)機(jī)，通過(guò)其轉(zhuǎn)子軸上的滑環(huán)，向轉(zhuǎn)子繞組回路接入電阻，以便進(jìn)行起動(dòng)和調(diào)速。對(duì)電控系統(tǒng)進(jìn)行局部的修改、完善，根據(jù)我國(guó)國(guó)情，按照可靠性系統(tǒng)工程的原理，對(duì)現(xiàn)有的提升電控系統(tǒng)進(jìn)行綜合分析、評(píng)價(jià)，盡量采用國(guó)內(nèi)外的新技術(shù)成果，形成一套較為完整的改造方案及適用的換代產(chǎn)品。根據(jù)現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)條件，對(duì)繞線異步電機(jī)串電阻的調(diào)速部分的電路，采用無(wú)觸點(diǎn)的 PLC 系統(tǒng)代替原有觸點(diǎn)的繼電器邏輯控制系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的安全性及可靠性，充分利用 PLC 的多種功能，進(jìn)一步改善控制性能，防止控制系統(tǒng)的內(nèi)外部干擾。使提升控制系統(tǒng)的速度圖達(dá)到如圖 31 所示的理想狀態(tài)。圖 31 理想速度 [2]三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速公式為（31）式： n=60f/p(1s) (31) 從上式可見，改變供電頻率 f、電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù) p 及轉(zhuǎn)差率 s 均可達(dá)到改變轉(zhuǎn)速的目的。從調(diào)速的本質(zhì)來(lái)看，不同的調(diào)速方式無(wú)非是改變交流電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速或不改變同步轉(zhuǎn)兩種。 礦井提升機(jī)是轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速。為確保有足夠的拉力，串電阻調(diào)速屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速是指電機(jī)高速、低速時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩一樣大，即高速時(shí)輸出功率大，低速時(shí)輸出功率小。恒轉(zhuǎn)矩的特點(diǎn)是，不管電機(jī)的轉(zhuǎn)速快還是慢，其轉(zhuǎn)矩不變。 從調(diào)速時(shí)的能耗觀點(diǎn)來(lái)看，有高效調(diào)速方法與低效調(diào)速方法兩種：高效調(diào)速時(shí)轉(zhuǎn)差率不變，因此無(wú)轉(zhuǎn)差損耗，如多速電動(dòng)機(jī)、變頻調(diào)速以及能將轉(zhuǎn)差損耗回收的調(diào)速方法（如串級(jí)調(diào)速等）。有轉(zhuǎn)差損耗的調(diào)速方法屬低效調(diào)速，如轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方法，能量就損耗在轉(zhuǎn)子回路中；一般來(lái)說(shuō)轉(zhuǎn)差損耗隨調(diào)速范圍擴(kuò)大而增加，如果調(diào)速范圍不大，能量損耗是很小的。 繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串入附加電阻，使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率加大，電動(dòng)機(jī)在較低的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。串入的電阻越大，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速越低。此方法設(shè)備簡(jiǎn)單，控制方便，但轉(zhuǎn)差功率以發(fā)熱的形式消耗在電阻上。屬有級(jí)調(diào)速，機(jī)械特性較軟。 串電阻調(diào)速程序 因?yàn)槔^電器工作于高壓狀態(tài)，觸點(diǎn)閉合時(shí)會(huì)有高壓電弧產(chǎn)生，因此需要做消弧處理，串電阻調(diào)速消弧處理程序如圖 32 所示： 圖 32 串電阻調(diào)速消弧程序圖 33 為串電阻調(diào)速程序：圖 33 串電阻調(diào)速程序第 4章 提升機(jī)電控系統(tǒng)構(gòu)成 引言提升機(jī)電控系統(tǒng)可簡(jiǎn)單地劃分為：控制系統(tǒng)（主控系統(tǒng)、輔控系統(tǒng)）、調(diào)速控制系統(tǒng)（調(diào)速系統(tǒng)、供電系統(tǒng)）、監(jiān)控系統(tǒng)（上位機(jī)、操作臺(tái)），提升機(jī)電控系統(tǒng)構(gòu)成如圖 41 所示。深度限位測(cè)速機(jī)等 供電系統(tǒng)司機(jī)操作臺(tái)主控系統(tǒng) 調(diào)速系統(tǒng) 主電機(jī)輔控系統(tǒng)液壓站潤(rùn)滑站等上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)設(shè)備圖 41 提升機(jī)電控系統(tǒng)構(gòu)成主控系統(tǒng)主要是指完成提升機(jī)從加速、等速、減速、爬行到停車整個(gè)運(yùn)行過(guò)程的開關(guān)邏輯控制及其必要的保護(hù)并與其他子系統(tǒng)交換信號(hào)共同完成對(duì)提升機(jī)整機(jī)有效控制的系統(tǒng)。輔控系統(tǒng)是指各路供電電源、控制回路的接口以及輔機(jī)系統(tǒng)的控制部分。對(duì)傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制系統(tǒng)而言，還包括可調(diào)閘速度閉環(huán)環(huán)節(jié)、動(dòng)力（低頻）制動(dòng)速度閉環(huán)環(huán)節(jié)（對(duì)交流提升機(jī)電控而言） 、包絡(luò)線速度保護(hù)環(huán)節(jié)和測(cè)速環(huán)節(jié)等。調(diào)速系統(tǒng)是指根據(jù)控制系統(tǒng)的指令，作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)最終對(duì)提升機(jī)的主拖動(dòng)電機(jī)進(jìn)行起停、加速、減速、穩(wěn)速運(yùn)行控制的系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)是指對(duì)電控系統(tǒng)關(guān)鍵部件，包括提升機(jī)信號(hào)系統(tǒng)工作情況、提升機(jī)運(yùn)行過(guò)程中關(guān)鍵參數(shù)、參量的曲線、以及司機(jī)操作的正確性進(jìn)行監(jiān)控和顯示，并進(jìn)行必要的記錄以備需要查閱之需的系統(tǒng)。操作臺(tái)是電控系統(tǒng)的人機(jī)界面，擔(dān)負(fù)著對(duì)提升機(jī)進(jìn)行集中控制、監(jiān)視、參量信號(hào)顯示的重任。因該控制線路大體可分為主回路、測(cè)速回路、安全回路、調(diào)繩閉鎖回路、控制回路、可調(diào)閘控制回路、減速階段過(guò)速保護(hù)控制回路、動(dòng)力制動(dòng)控制回路、自整角機(jī)深度指示器回路和輔助回路等 10 個(gè)部分，現(xiàn)分述主回路、測(cè)速回路、安全回路和控制回路。 主回路主回路用于供給提升電動(dòng)機(jī)電源，實(shí)現(xiàn)失壓、過(guò)流保護(hù)，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向和調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。主回路由高壓開關(guān)柜、高壓換向器的常開觸頭、動(dòng)力制動(dòng)接觸器的常開主觸頭、動(dòng)力制動(dòng)電源裝置、提升電動(dòng)機(jī)、電機(jī)轉(zhuǎn)子電阻、加速接觸器的常開主觸頭和裝在司機(jī)操作臺(tái)上的指示電流表和電壓表等組成。地面變電所送來(lái)的二路 6KV 電源，一路工作，一路備用，經(jīng)高壓開關(guān)柜的隔離開關(guān) GLK、油開關(guān)、高壓換向器線路接觸器的主觸頭、正向(或反向)接觸器后到主電機(jī)的定子。在高壓開關(guān)柜內(nèi)還設(shè)有電壓互感器 YH，失壓脫扣線圈 SYQ，電流互感器 LH 和過(guò)流脫扣線圈 GL，用于失壓或過(guò)流保護(hù)。在 SYQ 線圈回路中還串聯(lián)接有緊急停車開關(guān)和換向器室欄柵門閉鎖開關(guān)。用以人為的產(chǎn)生安全制動(dòng)。當(dāng)人員進(jìn)入高壓換向器室時(shí)欄柵門閉鎖開關(guān)起安全閉鎖作用。在 LH 回路中串入三相電流繼電器，它有三個(gè)電流線圈，用來(lái)反映啟動(dòng)過(guò)程中電動(dòng)機(jī)定子電流的變化，與時(shí)間繼電器 1sJ～10sJ 配合，共同調(diào)節(jié)啟動(dòng)過(guò)程中的速度，實(shí)現(xiàn)以電流為主時(shí)間為輔的自動(dòng)啟動(dòng)過(guò)程。高壓換向器由 XLC、ZC、FC 等三組接觸器組成，用以改變主電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。正轉(zhuǎn)時(shí)，XLC、ZC 工作，反轉(zhuǎn)時(shí) XLC、FC 工作。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路接有外加金屬電阻和加速晶閘管，用來(lái)獲得電動(dòng)不同的人工特性。 測(cè)速回路測(cè)速回路就是把提升機(jī)的實(shí)際速度測(cè)量出來(lái)并轉(zhuǎn)化為電量，以供給速度回路和一些以速度為函數(shù)的電器控制元件。在傳統(tǒng)的提升機(jī)控制中，速度信號(hào)的獲得都來(lái)源于測(cè)速發(fā)電機(jī)，為模擬信號(hào)量。在 PLC控制系統(tǒng)中為了增強(qiáng)系統(tǒng)的保護(hù)功能，我們通過(guò)計(jì)數(shù)模塊計(jì)算提升機(jī)運(yùn)行速度。我們知道計(jì)數(shù)模塊對(duì)位置脈沖的計(jì)數(shù)值代表了容器在井筒中的位置。不同時(shí)刻測(cè)得的脈沖差值即為位置變量△S，而 △S 與時(shí)刻的變量 △T 之比即為速度?；谶@一原理，利用 PLC 具有軟件可設(shè)置中斷功能，通過(guò)中斷程序來(lái)測(cè)速。在測(cè)速回路中，有光電編碼器，它與提升機(jī)主軸相連。卷筒旋轉(zhuǎn)一周，光電編碼器也旋轉(zhuǎn)一周，產(chǎn)生固定數(shù)量的脈沖列: A， A， B， B。其中一組 A， B 脈沖信號(hào)作為提升機(jī)深度控制的輸入信號(hào)。對(duì)光電編碼器輸出的脈沖計(jì)數(shù)可產(chǎn)生三個(gè)功能：1)通過(guò)旋轉(zhuǎn)脈沖的累加值可確定提升容器在井筒中的行程；2）脈沖 A， B 之間相差 90176。電角度，通過(guò)判斷其相位差的正負(fù)，可以確定提升機(jī)滾筒的旋轉(zhuǎn)方向；3）通過(guò)測(cè)量旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)脈沖的頻率，可確定實(shí)際提升速度 [3]。回路中還有低速繼電器。它主要用于低速爬行。當(dāng)提升機(jī)速度減小至繼電器釋放值時(shí)，它可以使高壓換向器二次給電，提升機(jī)再次加速，當(dāng)速度升高至其的吸合值時(shí)，它又使高壓換向器(接觸器)斷電，切斷電源而減速，由此實(shí)現(xiàn)脈動(dòng)爬行。另外，3 個(gè)速度繼電器，其觸頭分別接于加速接觸器回路，以便在動(dòng)力制動(dòng)時(shí)按速度原則節(jié)轉(zhuǎn)子電阻。為了使提升重物時(shí)動(dòng)力制動(dòng)減速和下放重物時(shí)動(dòng)力制動(dòng)加速，切換速度均能在特性曲線的臨界值附近。 安全回路安全回路用于防止和避免提升機(jī)發(fā)生意外事故。安全回路中串有很多保護(hù)觸頭，當(dāng)提升機(jī)工作不正常時(shí)，其中任一個(gè)觸頭打開，就產(chǎn)生安全制動(dòng)。主要包括通過(guò)軟件和硬件設(shè)置的有關(guān)提升機(jī)連鎖保護(hù)的各種重故障點(diǎn)，發(fā)生重故障時(shí)，具有對(duì)故障種類記憶功能。排除故障后，用故障復(fù)位按鈕復(fù)位，安全保護(hù)由以下幾部分組成：1）主令控制器手柄零位聯(lián)鎖 當(dāng)主令手柄處于中間零位時(shí)，零位繼電器閉合允許安全回路接通。當(dāng)安全回路斷電后，主令手柄必須回到零位，安全回路才允許重新接通。2）工作閘制動(dòng)手柄聯(lián)鎖限位開關(guān) 當(dāng)工作閘手柄在全抱閘位置時(shí)，其限位開關(guān)的常開觸點(diǎn)閉合，允許安全回路接通。3）測(cè)速斷線保護(hù) 當(dāng)主測(cè)速機(jī)損壞或斷線時(shí)，PLC 判斷后實(shí)現(xiàn)安全保護(hù)功能。4）高壓掉電保護(hù) 當(dāng)高壓開關(guān)柜合閘時(shí) FK 觸點(diǎn)閉合。當(dāng)由于短路、過(guò)負(fù)荷、欠壓、失壓、司機(jī)人為緊急停車等原因而掉電時(shí)，斷開安全回路。5）制動(dòng)油壓高保護(hù) 液壓制動(dòng)油壓超過(guò)要求時(shí)，電接點(diǎn)壓力表上觸點(diǎn)閉合，相應(yīng)繼電器得電后斷開安全回路。6)錯(cuò)向保護(hù) 當(dāng)提升機(jī)運(yùn)行方向與預(yù)選方向不同時(shí)，PLC 判斷后安全回路斷開。7）等速超速 當(dāng)提升機(jī)運(yùn)行速度超過(guò)最大速度的 15%時(shí)，PLC 判斷后斷開安全回路。8）PLC 輸出安全制動(dòng)繼電器 當(dāng) PLC 判斷系統(tǒng)發(fā)生重故障時(shí)（PLC 內(nèi)安全回路斷開時(shí)） ，相應(yīng)繼電器失電，安全回路斷開。9）減速過(guò)速保護(hù) 減速過(guò)程中，若提升機(jī)運(yùn)行超速，安全回路斷開。10）過(guò)卷開關(guān) 過(guò)卷開關(guān)分別裝在深度指示器和井架上，當(dāng)提升容器超出正常停車位 米時(shí)，相應(yīng)的過(guò)卷開關(guān)動(dòng)作，安全回路斷開。11）過(guò)卷復(fù)位開關(guān) 當(dāng)提升容器過(guò)卷后，若繼續(xù)開車，應(yīng)根據(jù)容器的過(guò)卷方向選擇過(guò)卷復(fù)位開關(guān)的位置，安全回路方能重新接通，提升機(jī)只能向過(guò)卷的反方向開車。待過(guò)卷故障解除后，過(guò)卷復(fù)位開關(guān)重新扳回工作位置。另外還有斷軸保護(hù)、彈簧疲勞，閘瓦磨損開關(guān)、松繩保護(hù)、制動(dòng)電源保護(hù)、調(diào)繩聯(lián)鎖等保護(hù)。 控制回路采用單相 220V 交流電源，由一接觸器的常開觸頭控制通斷。安全接觸器和加速接觸器的線圈都設(shè)置相交流電源靠近零線一側(cè)，這可保證某些接點(diǎn)或?qū)Ь€絕緣損壞對(duì)地短路時(shí)，安全接觸器立即斷電，進(jìn)行安全制動(dòng)。時(shí)間繼電器均采用直流 220V?？刂苹芈钒ㄐ盘?hào)回路、電機(jī)正反轉(zhuǎn)回路、動(dòng)力制動(dòng)接觸器回路、低頻制動(dòng)接觸器回路、轉(zhuǎn)子電阻控制回路。 信號(hào)回路提升機(jī)的信號(hào)主要來(lái)自光電編碼器、井筒磁開關(guān)、深度指示。其中光電編碼器和深度指示器分別在 節(jié)和 節(jié)介紹過(guò)，因此不再贅述。井筒磁開關(guān)用于對(duì)位置信號(hào)進(jìn)行校正。兩個(gè)提升容器上分別裝上磁鐵，在井筒接近減速區(qū)域的位置上裝上磁開關(guān)。當(dāng)容器 1 和容器 2 向上通過(guò)各自井筒磁開關(guān)時(shí)，發(fā)出深度指示信號(hào)，對(duì)脈沖計(jì)數(shù)值各進(jìn)行一次校正，即用預(yù)置數(shù)取代計(jì)數(shù)模塊中原有的計(jì)數(shù)脈沖累加值，是減速階段的計(jì)數(shù)值更加準(zhǔn)確可靠