【文章內(nèi)容簡介】 ，直流電機憑借其良好的調(diào)速性能，優(yōu)良的啟動停車，大范圍的平滑調(diào)速能力，主導(dǎo)了一段時間大中型礦的提升機種類。隨著電力電子器件，交流控制理論，PC、PLC控制技術(shù)的發(fā)展，對于交流電機獲得了同直流電機一樣的調(diào)速性能，尤其是大功率的電機，交流電機有明顯優(yōu)勢。當前國內(nèi)井下采礦系統(tǒng)中，提升機大多采用交流繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子串電阻的調(diào)速方案。礦井提升機按鋼纜繞行分為兩類：纏繞式與摩擦式。兩種方式均可用于主副井，提拉阡石、設(shè)備、礦料、人員等，布線簡單，操作效果好，機械沖擊小，最大的節(jié)省材料。下井方式可垂直也可斜入,均能有效利用地形，較好的滿足采礦作業(yè)需求，國內(nèi)年產(chǎn)120萬噸以下，井深小于400米的礦井大多用纏繞式。摩擦式提升機分作單繩摩擦式和多繩摩擦式，后者摩擦輪和鋼絲都較小，故機組尺寸小，制造簡單，速度高。多用于年產(chǎn)120萬噸以上，井深2100米以下的豎井。經(jīng)過多年的實際生產(chǎn)經(jīng)驗積累，目前國際上的大中型礦井都使用這兩中提升模式，還有其它特殊環(huán)境的提升方式，本文就不多做介紹。單繩摩擦塔式摩擦式 多繩摩擦落地式礦井提升機 可分離式單卷筒 單繩纏繞式纏繞式單卷筒多繩纏繞式(布雷爾/Blair式)14325 單繩纏繞式提升機原理示意圖 卷筒；2；鋼絲繩；天輪；容器；平衡輪單繩纏繞式提升機布線簡單，所用鋼繩少，大量減輕其質(zhì)量與體積，節(jié)約鋼材，由于質(zhì)量小，工作過程中對電機的額外負載較少，反應(yīng)迅速，不易出現(xiàn)卷筒打滑現(xiàn)象。不過同樣的，由于鋼繩少，在電機急停過程中，鋼繩出現(xiàn)斷裂可能性增大。現(xiàn)代材料幾歲的發(fā)展有效的解決了這個問題，應(yīng)用新的復(fù)合材料，鋼繩的強度得到極大的提升。4321513452 多繩摩擦式提升機機原理示意 卷筒；2；鋼絲繩；天輪；容器；平衡繩 礦井提升機的主要組成部分及工作礦井提升機主要由六部分組成，分別為工作機構(gòu)：包括主軸裝置和離合器；制動系統(tǒng)：包括制動閘和傳動裝置；機械傳動系統(tǒng)：包括減速器和連軸器；潤滑系統(tǒng)：包括油泵和油管；觀測和操作系統(tǒng)：包括操作臺、深度指示器與測速裝置；拖動、控制和安全保護系統(tǒng)：包括主動機、拖動裝置、電氣控制系統(tǒng)和安全保護系統(tǒng)。 礦井提升機組成示意圖 礦井提升機的運行 礦井提升機的運行分為啟動、勻加速、勻速、勻減速、停車幾個階段，每個階段對速度要求不相同，且為提升提升機的工作效率，加速度要盡可能大，為減小機械沖擊，增加提升機使用壽命，啟動、停車、變速過程要平順。礦井提升機在理論速度要求與實際工作中不完全相同，理論中速度要求是到點變化，在實際生產(chǎn)中呈“S”曲線變化，平順的速度改變能減少機械沖擊，同時減少對回路的電變化干擾，原來使用繼電器做控制時，一般串多級電阻，以實現(xiàn)對電機的平滑調(diào)速，現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中對三相交流電機實現(xiàn)平滑調(diào)一般是用變頻器。通過變頻器進行平滑調(diào)速，以達到生產(chǎn)工藝的要求。 通常情況下，生產(chǎn)過程中電機輸出功率一定時，當速度達到最大值，運轉(zhuǎn)速度一定，扭力最小。利用電機的這個功能，有時可以不用特意調(diào)節(jié)速度，讓其直接運行即可。 提升機運行情況示意圖 五階段速度示意圖根據(jù)國內(nèi)眾多礦井實地生產(chǎn)經(jīng)驗，得到礦井提升機在一個提升循環(huán)里的運動規(guī)律： 1）加速階段容器離開井底后經(jīng)過t1時間段，以加速度a1運行至最大速度。對于提升機，加速度一般不大于。2）勻速階段容器以最大速度運行t2完時間段，直至接近井口。3）減速階段容器接近井口后以加速度a3運行完t3時間段，實現(xiàn)減速至爬行速度，對于提升機加速度a3一般不大于。4) 爬行階段容器以爬行速度勻速行駛完t4時間段，以便準確停車。5）預(yù)備停車階段容器在t5時間段內(nèi)速度由至0，施閘停車。 提升機故障及保護 礦井提升機工作環(huán)境復(fù)雜，高溫、潮濕、重粉塵等多重因素影響著提升機的正常運行提升機工作過程中不可避免各種故障，大致分為三類。第一類是造成礦井提升機緊急停車的故障，此事故是最嚴重的故障，故障原因有主回路過壓；主回路過流；卷筒兩端過卷；提升機錯向運行；主電動機失去勵磁；終端超速運行；制動系統(tǒng)液壓站電動機故障；運行過程中各水平穩(wěn)定器動作等。第二類是造成提升機事故停車的故障，故障原因有提升機制動輪變形；尾繩故障；緊急停車后未調(diào)零；操作限位開關(guān)失靈；開車時安全門打開；提升機調(diào)零電機故障；終端之間超速等。第三類是造成提升機信號預(yù)報的故障，故障原因有直流操作電流接地；主電機軸承過熱；制動閘瓦磨損；潤滑油壓異常；提升機通風(fēng)故障等。為保障礦井從業(yè)人員的生命安全，保護整個礦井系統(tǒng)的設(shè)備使用，保證完成安全生產(chǎn)的要求，礦井提升機的故障提示，系統(tǒng)保護設(shè)計必不可少。開機后，系統(tǒng)預(yù)先進行自檢后運行，當?shù)V井提升機發(fā)生故障時，系統(tǒng)能夠迅速識別故障類型，做出反應(yīng)，反饋故障部位，以便及時維修。同時應(yīng)該加載外部保護電路。3 礦井提升機控制系統(tǒng)的設(shè)計 礦井提升機控制要求礦井提升機是礦井生產(chǎn)設(shè)備的核心，關(guān)乎人員安全和高效生產(chǎn)。礦井內(nèi)部情況復(fù)雜，礦井提升機在工作時要克服礦井內(nèi)部高溫、潮濕、高粉塵等復(fù)雜的外界環(huán)境，還需要處理高低壓、電流過載、電熱效應(yīng)、閘瓦磨損、液壓不足等自身設(shè)備問題。所以，礦井提升機的控制要求極高，其控制需要有極高的可靠性，礦井提升機的監(jiān)測要有及時準確，故障處理要迅速精確。 用PLC設(shè)計礦井提升機控制系統(tǒng)，需要處理眾多的模擬信號，傳感器選擇很重要，所以需要質(zhì)量好的傳感器。同時，礦井是非常特殊的生產(chǎn)場合，除了系統(tǒng)設(shè)計上通過計算設(shè)定參數(shù)值意外，還需要通過安裝的電氣設(shè)備來監(jiān)測礦井提升機的實時運行情況。當兩者完全都失靈時，還需要有應(yīng)急保護措施，以保護整個礦井的人員財產(chǎn)安全。當發(fā)生不可控的災(zāi)害，如地震、塌方、戰(zhàn)爭等破壞時，整個礦井系統(tǒng)要完全關(guān)斷電源，避免礦井提升機系統(tǒng)對人員進行二次傷害。 通過對礦井提升機盡可能完善的設(shè)計，保護整個礦區(qū)生產(chǎn)的安全，同時帶來良好的社會效應(yīng)，減少采礦人員的恐慌心理，避免因恐慌而造成的人為操作失誤，降低采礦生產(chǎn)行業(yè)的事故發(fā)生率。 控制系統(tǒng)示意圖控制過程如下：1） 開機啟動，系統(tǒng)自檢，自檢無故障選擇是否開車，開車后進行自動控制，PLC控制變頻器調(diào)節(jié)電動機速度，通過其帶動滾筒按照五階段速度示意圖旋轉(zhuǎn)，完成循環(huán)。2）開車后自動控制過程中，實時顯示運行參數(shù)，監(jiān)測是否出現(xiàn)故障，出現(xiàn)故障迅速判斷故障等級，做出緊急停車或者聲音燈光警報，顯示故障區(qū)域。3）出現(xiàn)緊急停車故障后，系統(tǒng)自動跳轉(zhuǎn)到手動操作，進行點動控制。4）運行過程中，出現(xiàn)超速、過卷、松繩等輕故障，系統(tǒng)進行安全回路動作，自動調(diào)整運行狀態(tài)。5）井口下行與井底上行前檢測是否過載，若過載預(yù)先進行警報。 硬件的選擇及其電氣連接PLC控制是當代主流的工業(yè)控制技術(shù)，邏輯控制、順序控制、計數(shù)、定時、數(shù)據(jù)運算、多點通信功能強，能自診斷、中斷控制、加載模塊，適合復(fù)雜的控制設(shè)計，模塊結(jié)構(gòu)簡化了控制系統(tǒng)設(shè)計，