【正文】 器)、總效率高、電能消耗少；單機容量大，適用范圍廣；調速平穩(wěn)、調速范圍廣、調速精度高；易于控制，能實現自動化，安全可靠；節(jié)約電能。比較國內外礦用提升機系統(tǒng)，具體來說國外礦井提升機在電控方面的應用特點有以下幾個方面:l)提升工藝過程微機控制提升工藝過程大都采用微機控制，由于微機功能強，使用靈活，運算速度快，監(jiān)視顯示易于實現，并具有診斷功能，這是采用模擬控制無法實現的。采用微機控制，可通過采集各種傳感信號，如轉角脈沖變換、鋼絲繩打滑、井筒、滾筒及鋼絲繩磨損等信號進行處理，計算出容器準確的位置而施以控制和保護。3)提升過程監(jiān)視提升過程監(jiān)視與安全回路一樣，是現代提升機控制的重要環(huán)節(jié)。c、各傳感器(如位置開關、停車開關)信號的監(jiān)視。甚至與上位機聯網，合并于礦井監(jiān)測系統(tǒng)中。為確保人員和設備的安全，對不同故障一般采用不同的處理方法。而在電力拖動方面，近幾年國外出現了不少新拖動方式，交一交變頻供電方式就是最有前途的一種。我國在20世紀90年代也引進了交流變頻調速提升機控制系統(tǒng)。副井的礦井提升機主要用于提升和下放設備、提升廢石、下放礦井礦物挖出后防塌陷的充填物等輔助材料，以及升降人員之用。礦井提升系統(tǒng)具有環(huán)節(jié)多、控制復雜、運行速度快、慣性質量大、運行特性復雜的特點，且工作狀況經常交替轉換。一旦提升機的行程失去控制，沒有按照給定速度曲線運行，就會發(fā)生提升機超速、過卷事故，造成楔形罐道、箕斗的損壞，影響礦井正常生產，甚至造成重大人員傷亡，給煤礦生產帶來極大的經濟損失。電氣控制方式在很大程度上決定了提升機能否實現平穩(wěn)、安全、可靠地起制動運行，避免了嚴重的機械磨損，防止較大的機械沖擊，減少機械部分維修的工作量，延長提升機械的使用壽命。對礦井提升機電氣傳動系統(tǒng)的要求是：有良好的調速性能，調速精度高，四象限運行，能快速進行正、反轉運行，動態(tài)響應速度快，有準確的制動和定位功能，可靠性要求高等。這兩種系統(tǒng)大都采用數字控制方式實現控制系統(tǒng)的高自動化運行，效率高，有準確的制動和定位功能，運行可靠性高，但造價昂貴，中小礦井難以承受。這種電氣傳動系統(tǒng)設備簡單，但屬于有級調速，提升機在減速和爬行階段的速度控制性能較差，特別在負載變動時很難實現恒加減速控制，經常會造成過放或過卷事故。將變頻調速技術應用于礦井提升機是礦井提升機電氣傳動系統(tǒng)的發(fā)展方向。變頻器的調速控制可以實現提升機的恒加速和恒減速控制，消除了轉子串電阻造成的能耗，具有十分明顯的節(jié)能效果[10]。因此，變頻器在提升機調速系統(tǒng)中的應用具有十分廣闊的前景。本課題擬解決的關鍵問題是控制策略研究，提升機是礦山生產中的關鍵設備，它屬于大轉動慣量機電液系統(tǒng)，提升機要按所要求的速度圖運行，否則在系統(tǒng)中容易產生大的慣性力，降低機器的壽命，甚至產生脫軌等惡性事故。本論文的研究目標是將可編程控制器（PLC）與變頻器相結合并應用于礦山實際生產中，對現有的提升機電控系統(tǒng)進行改造設計，提高精度，在更安全的范圍內保證礦山生產的順利進行。尤其在軟件中采用提升機電控系統(tǒng)中斷模塊及故障處理模塊，使超速報警更加科學合理。本論文承擔的主要任務如下：1．提升機電控系統(tǒng)主電路部分結合煤礦生產實際情況，分析提升機工作過程及工作特點。確定各部分所要完成的控制功能，并給出控制電路連接電路圖，分析其功能的實現。2．控制系統(tǒng)設計部分可編程控制器PLC有強大的可編程控制功能，它是三菱編程軟件來完成的。3．提升機速度給定方式分析由于礦山生產過程中，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，應對其進行適當調節(jié)，提升速度也應能及時進行控制；如不做相應的處理和調整，系統(tǒng)將在較小的范圍內產生極大的累計誤差，導致系統(tǒng)的巨大波動，造成過載或松繩等,甚至導致礦車脫軌或過卷等重大事故，而造成巨大的損失。在實際中經常采用的轉子串電阻調速因其為有級調速，調速不連續(xù)，且對電網沖擊大。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，多數共用一套線路，互相影響。為了保證其安全生產，在系統(tǒng)設計上應采用隔離、濾波、屏蔽、接地等抗干擾措施。本章詳細介紹了礦井提升機信號系統(tǒng)的背景，闡述了本課題研究的目的意義。在完成以上設計內容時，此調速控制系統(tǒng)才能成為一個有機的整體，才能安全可靠的工作，并達到預期的控制效果。主井是用于提升礦產品，副井的礦井提升機主要用于提升和下放設備、提升廢石、下放礦井礦物挖出后防塌陷的充填物等輔助材料，以及升降人員之用。所以在設計的過程中要考慮到很多的安全因素。 礦井提升機的組成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動。纏繞式礦井提升機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。雙筒的每個卷筒各配一根鋼絲繩，連接兩個容器，運轉時一個容器上升，另一個容器下降。摩擦式礦井提升機的提升繩搭掛在摩擦輪上，利用與摩擦輪襯墊的摩擦力使容器上升。摩擦式礦井提升機根據布置方式分為塔式摩擦式礦井提升機（機房設在井筒頂部塔架上）和落地摩擦式礦井提升機（機房直接設在地面上）兩種。后者的優(yōu)點是：可采用較細的鋼絲繩和直徑較小的摩擦輪，從而機組尺寸小，便于制造；速度高、提升能力大、安全性好。 礦井提升機的分類礦井提升機是聯系礦井井下和地面的工作機械。按工作方式分類如下： （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、調繩離合器、減速器、深度指示器和制動器等（）。中國制造的卷筒直徑為 2～5m。因而卷筒的直徑和寬度也要增大，故不適用于深井提升。鋼絲繩的一端固定在卷筒上，另一端繞過天輪與提升容器相連；卷筒轉動時，鋼絲繩向卷筒上纏繞或放出，帶動提升容器升降。兩根鋼絲繩各固定在一個卷筒上,分別從卷筒上、下方引出,卷筒轉動時，一個提升容器上升，另一個容器下降。等直徑卷筒的結構簡單，制造容易，價格低，得到普遍應用。早期采用變直徑提升機（圓柱圓錐形卷筒），現多采用尾繩平衡。20世紀 50年代末，英國人布雷爾（Blair）(又稱布雷爾式提升機)，提升高度1580～2349m，一次提升量10～20t。（Hannover）礦安裝了一臺四繩摩擦式提升機。除用于深立井提升外，還可用于淺立井和斜井提升。運轉時，借主導輪的摩擦襯墊與鋼絲繩間的摩擦力,帶動鋼絲繩完成容器的升降。 多繩摩擦式提升機的主要部件有主軸、主導輪、主軸承、車槽裝置、減速器、 深度指示器、制動裝置及導向輪等。襯墊應具有較高的摩擦系數和耐磨、耐壓性能,其材質的優(yōu)劣直接影響提升機的生產能力、工作安全性及應用范圍。由于鋼絲繩與主導輪襯墊間不可避免的蠕動和滑動，停車時深度指示器偏離零位，故應設自動調零裝置，在每次停車期間使指針自動指向零位。為了減少震動，可采用彈簧機座減速器。 機房直接設在地面上，井架低，投資小，抗震性能好；缺點是鋼絲繩暴露在露天，彎曲次數多,影響鋼絲繩的工作條件及使用壽命。并且詳細講述了礦井提升機的組成及分類。制動器直接作用到制動力矩的機構、傳動裝置是控制并調節(jié)制動力矩的機構。 制動裝置的作用提升機在礦井中擔負著提升煤炭、矸石。它是溝通礦井地面與井下的運輸設備，是礦井的重要設備之一。并加強機房管理，為操作人員創(chuàng)造一個更好的更安全的工作環(huán)境。《煤礦安全規(guī)程》對制動力矩的規(guī)定①對于立井或傾角大于30。其減速度是不同的。即不引起鋼繩打滑；⑤安全制動必須能自動、迅速和可靠地實現，制動器的空動時間(由安全保護回路斷電時起到閘瓦接觸到閘輪上的時間)．。常用閘和保險閘共用1套閘瓦制動時，操縱和控制機構必須分開。對具有2套閘瓦只有1套傳動裝置的雙滾筒絞車，應改為每個滾筒各自有其控制機構的彈簧閘。嚴禁司機離開工作崗位、擅自調整制動閘。常用閘必須采用可調節(jié)的機械制動裝置。盤式制動閘的閘瓦與制動盤之間的間隙應不大于2mm。（三）提升絞車的常用閘和保險閘制動時，所產生的力矩與實際提升最大靜載荷旋轉力矩之比不得小于3。在立井和傾角大于30176。 礦井提升機的安全保護裝置《煤礦安全規(guī)程》第427條規(guī)定：提升機必須具有以下九種安全保護裝置：防止過卷裝置、防止過速裝置、過負荷和欠電壓保護裝置、限速裝置、深度指示器失效保護裝置、閘間隙保護裝置、松繩保護裝置、滿倉保護裝置、減速功能保護裝置。下過卷時也要進行保護動作。過負荷和欠電壓保護裝置：在提升機的配電開關上設有過電流和欠電壓保護裝置，在過負荷或欠電壓情況下使配電開關自動跳閘，切斷提升電動機電源，并使保險閘發(fā)生作用。如果限速裝置為凸輪板，其在１個提升行程內的旋轉角度應不小于270176。閘間隙保護裝置：當閘間隙超過規(guī)定值時，能自動報警或自動斷電?；诽嵘龝r，送繩保護裝置動作后，嚴禁受煤倉放煤。減速功能保護裝置：當提升容器（或平衡錘）達到設計減速位置時，能示警開始減速。畢業(yè)設計（論文） 4提升機調速控制系統(tǒng)實現經過分析比較，權衡各種控制方案的優(yōu)劣，結合提升機調速系統(tǒng)屬于恒轉矩負載特性，最終選擇PLC與變頻器相結合的變頻調速方案，其變頻控制方式為：矢量變頻調速控制。變頻調速系統(tǒng)將是提升機電控系統(tǒng)的發(fā)展方向。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。變頻調速器：是動力裝置的能量供給單元，通過它可將輸入工頻電能轉換成頻率可調的電能提供給交流電動機，以達到控制交流電動機轉速的目的。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。變頻調速控制系統(tǒng)工作原理：，系統(tǒng)內部采用矢量控制思想，AC380V三相動力電源由隔爆接線腔R,S,T 3個接線柱接入隔爆主腔內，大功率變頻（SB61G110KW）可以將工頻三相交流電經過交—直變換之后經過逆變器，利用設定的參數進行逆變，使得輸出為某一相應設定頻率的交流電，經變頻后輸出U,V,W來驅動電機的運行。這樣，就起到了調速的作用。旋轉編碼器可以檢測主電動機的轉速，并將此信號傳送給可編程控制器，PLC通過該信號可以累計計算提升機的行走距離?？刂票O(jiān)視系統(tǒng)通過與PLC的通信，將電動機的所有運行參數和故障參數都顯示出來，并對礦車的位置及速度進行時時監(jiān)控。 本調速控制系統(tǒng)包括：日本三菱公司的可編程控制器FX2N80MR和變頻器各一臺。根據變頻調速原理，在變頻器的控制輸入回路中接入頻率設定電路，由PLC輸出的模擬量，即電壓或電流信號來控制變頻器的輸出頻率，實現電機速度控制。此時的變頻器輸出頻率與設定電壓輸入成正比。為了與變頻調速系統(tǒng)配合，保證在啟動力矩、低頻轉矩、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。與變頻調速良好的起、制動功能相結合，特別適用于采用變頻調速，短時間或斷續(xù)周期運行、頻繁啟動和制動的場合，既能保證電動機在高頻時的過載能力，又能在低頻時保持恒轉矩輸出。與標準的電壓—頻率控制裝置相比較，在速度參數和負載轉矩都改變的情況下，VVCPLus的動態(tài)和穩(wěn)定性較優(yōu)越，可實現一個全數字化的保護，即使在最惡劣的操作條件下，也可確保可靠運行。同時具有短路、接地和過載保護功能。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。此系列的電機屬于防爆電機，防爆電機與普通電機的區(qū)別是運行時沒有火花產生，適合礦井的應用場合。另外礦用提升機