煤礦絞車電氣控制變頻技術應用

劉迎新，陳宗橋

（山東魯泰控股集團有限公司太平煤礦，山東 鄒城 273517）

煤礦絞車電氣控制變頻技術應用

劉迎新，陳宗橋

（山東魯泰控股集團有限公司太平煤礦，山東 鄒城 273517）

煤礦絞車可以說是煤礦生產流程中的重要組成部分，在煤礦生產工作中有著極其重要的作用。近些年來，隨著煤礦規模的不斷增大，絞車的規模也逐漸擴大，高頻率操作引起的設備能耗過高，安全性降低等問題也越來越嚴重。變頻技術的出現極大程度上的緩解了這一問題，并且有效的提升了生產效率，簡化了煤礦生產操作，提高了穩定性。本文就煤礦絞車電氣控制變頻技術展開分析論述，希望可以起到一定的借鑒作用。

煤礦生產；絞車；電氣控制；變頻技術

絞車普遍存在于各類型的煤礦生產中，是煤礦生產運輸的必要設備之一，所以通過電氣控制改造提升絞車工作的安全性、穩定性以及經濟性，對煤礦行業未來的發展有著重要的意義。從目前來看，我國相關部門出臺了一系列的法律法規來對絞車的電氣控制安全進行嚴格約束，以此來引起各煤礦企業對安全生產的高度重視，推動變頻技術在煤礦行業的廣泛應用。

1 絞車設備控制概述

絞車本身是一種起重設備，通過設備上的鋼絲繩轉動對物體進行牽引操作。由于絞車設備本身體積較小，可起重的重量高等特點而受到了煤礦生產行業的青睞。絞車在煤礦生產中一般用于煤礦的運輸，人員的升降，設備的移動等方面，絞車的應用極大程度上降低了煤礦工作人員的工作強度，提升了煤礦的生產效率。近些年來，社會經濟發展越來越快，煤礦企業的生產規模也越來越大，這在一定程度上增加了生產強度，絞車操作越來越頻繁，設備運行能耗增加、安全性降低等問題也隨之產生。所以針對目前絞車在煤礦生產中普遍存在的問題，對變頻控制系統的研究就顯得尤為重要，通過良好的變頻控制，簡化絞車操作，提升絞車工作的精確性以及安全性，在一定程度上提升煤礦生產效率。

絞車設備的可控制變頻技術的核心設備是可編程序控制器，它是專門為工業設計而產生的電子控制系統，通過對控制器進行內部編程來對生產過程中的設備進行定時、自動控制、檢測等操作。可編程控制器其內部采用了高靈活性、高可靠性的模塊化結構，使得自身的編程操作較為簡化，并且通俗易懂對編程人員的專業知識要求普遍低于其他控制設備。從目前可控制編程設備的實際應用情況來看，運用可控制變頻的絞車設備要遠比傳統的繼電控制設備生產效率高，提高了生產過程中的安全性、穩定性，在一定程度上增加了煤礦企業的經濟效益。

2 PLC電控系統組成及運行分析

2.1 電控系統組成

可編程控制器主要是由電源模塊、中央處理器、貯存設備以及外部拓展設備組成。PLC根據其內部結構的不同又分為固定式與組合式兩種。固定式可編程控制器顧名思義其是一個不可進行拆卸的整體，這種控制器的靈活性較低，而且一旦機器出現故障維修難度系數較大。組合式的可編程控制器靈活程度相比較前者來說較高，可以按照一定的規則進行組合，另外還具有更高的外部拓展性，其應用的范圍也比較廣泛。

2.2 系統運行分析

首先是絞車設備的啟動工作，對于絞車設備的啟動需要同時滿足開車信號、速度信號、以及開車方向才能進行啟動工作，當滿足上述條件時，拉動工作閘絞車才能正常啟動。絞車的運行過程是由系統的初始化開始的，需要操作人員對設備的正轉、反轉及運行的關鍵位置進行設置，當設備開始集中控制操作時，還需要對設備回路是否安全正常進行判斷，一旦設備中的安全回路出現問題，控制系統將通過對安全閘進行控制來斷開液壓電源，中斷絞車運行。系統對故障判斷的程度不同其處理方式也會有所不同，當系統判斷為輕度故障時，系統會自動終端開車信號的傳輸，使得設備無法接受到開車信號而無法運行。如果系統安全回路一切正常則判斷是否有開車信號。在絞車正常啟動后，設備將按照之前設定的運行速度進行運行，此時系統開始對同步點以及校正系數進行判斷，并開始執行燈測試程序，將前面的工作指示全部傳輸到指示燈中，為設備的操作人員提供相應的操作指示。最后，系統會對中斷時間記性自動判斷，如果已經到了中斷時間系統將執行程序來完成了編碼器的計算速度并自行返回，如果沒有則重新開始。

3 煤礦絞車電氣控制系統的技術性能

（1）節能效果明顯。①系統采用變頻控制方式，變頻器根據負載需要，自動輸出合適的功率，大大降低了不必要的能量耗損。②采用回饋式制動的方式，可把再生電能回饋回電網，節能效果特別明顯。③采用回饋式制動的方式，可把再生電能回饋回電網，節能效果特別明顯。

（2）可靠的力矩控制功能。此系統采用專為提升機械而設計的專業變頻器，能精確的控制輸出轉矩，最大輸出轉矩可達300%，完全滿足提升機重載啟動的要求。系統停車時，實現零速抱閘，減少閘閉合時的振動及抱閘磨損，停車更加平穩。

（3）實現無級調速。可以滿足用戶在多段速度上的使用，解決了傳統串電阻方式速度段范圍小的弊端。

（4）友好的人機界面（觸摸屏）。具備提升機速度、深度等的顯示，操作直觀簡便，駕馭輕松自如。

（5）先進的PLC控制系統。本系統采用國際知名品牌的可編程控制器（PLC），且可以滿足不同客戶的要求，系統更為可靠，降低維護量。

（6）安全保護及聯鎖性能。安全回路決定了提升機的運行條件，只有當具備開車條件及設備運行正常后，才允許開車；安全回路接收了提升設備所有故障保護信號，一旦有故障發生，立即自動采取緊急制動。

（7）綜合優勢。①提高礦井提升設備的安全性，可靠性，降低了設備的故障率，提高了整體的生產能力及工作效率。②降低了對設備的維護維修成本，減輕了操作人員的的勞動強度。③根據提升機工藝的控制要求及現場實際情況，對提升設備的啟動、運行、加速、減速及停車等過程的準確控制，保持提升設備可靠且平穩運行。④安全穩定的半自動及手動控制，可滿足系統控制工藝及所有安全聯鎖保護的要求。⑤合理的設計，使機電配合協調，系統設備安全可靠性高。⑥在對老系統進行改造時，將繞線式電機轉子短路，取消了滑環，大大減少了電機維修量。

4 絞車電氣控制變頻技術應用經濟效益分析

從目前我國各煤礦企業電氣控制變頻技術的應用來看，各企業都在一定程度上增加了經濟效益，并有了加大變頻技術應用力度的趨勢。電氣控制變頻技術的實質性目的是通過智能化的變頻控制來進一步加大絞車在生產過程中的安全性以及生產效率，從而在一定程度上增加企業的經濟效益。

（1）顯著的降低了運行成本。在傳統的煤礦生產中，絞車設備運行成本主要來源于采購成本、能源消耗成本、以及日常維護維修成本，其中設備的能源消耗所帶來的成本是占比最大的。筆者根據實際的數據分析發現，應用電氣控制變頻技術的絞車設備可以節省能源消耗35%左右，在能源匱乏的今天，這一數字有著極其重要的意義。另外隨著煤礦生產規模的擴大，絞車設備的工作強度也越來月的，高頻率的使用加快了設備損耗，電氣控制變頻技術的應用在很大程度桑降低了設備損耗，在一定程度上降低維修維護費用。

（2）提高絞車設備的運行精度。電氣控制變頻技術應用還增加了絞車對自身負載的控制精度，保證了絞車輸出滿足絞車的負載量，降低了不必要的能源損耗。另外利用變頻技術對絞車的運行過程進行介入，控制絞車設備的電機速度隨著負載量的變化而變化，這也在一定程度上增加了絞車設備的運行精度，提升工作效率。

（3）延長絞車的使用壽命。電氣控制變頻技術可以對絞車設備在設備啟動、運行時間進行正確調節，從而有效的減少在設備運行過程中因為參數不匹配而對電子設備及機械部件造成沖擊，加大設備在運行過程中的損耗程度，增加設備的運行精準性以及可靠性，從而在一定程度上增加絞車設備的使用壽命，增加煤礦企業的經濟效益。

5 結論

綜上所述，本文對煤礦生產中絞車電氣控制變頻技術進行分析論述，從文中的分析我們可以看出，電氣控制變頻技術的應用已經成為了我國煤礦行業的改革的風向標。本文只是對絞車設備的電氣控制變頻技術的應用進行分析，而實際上該技術已經在煤礦生產行業的各個領域得到了廣泛應用，例如通風機、水泵等設備也都取得了良好的應用效果，所以電氣控制變頻技術對煤礦行業未來的發展有著極其重要的作用。筆者還希望可以和相關工作者一起努力，共同推動我國煤礦行業的長遠發展。

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[3]李劍峰.井下絞車電控系統變頻技術應用[J].煤礦機械，2010(03):102～103.

TD634

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1671-0711（2016）11（下）-0093-02