礦井提升機范文

導語：如何才能寫好一篇礦井提升機，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：提升機多繩摩擦式 發展方向

中圖分類號：O741+.2 文獻標識碼：A 文章編號：

一 概述

礦井提升系統是礦井運輸設備的重要組成部分，是礦山運輸的咽喉。提升機是礦山的大型固定設備之一，是聯系井下與地面的主要運輸工具。礦井提升工作是整個采礦過程中的重要環節。礦井提升機是沿井筒提運礦石和廢石，升降人員，下放材料，工具和設備。提升容器有罐籠和箕斗。罐籠可用來提升礦石、人員、材料與設備等，但是箕斗不能用來提升人員。礦井提升設備就是完成上述工作的多種機電設備組成的大型成套裝備。

二 礦井提升機

礦井提升機是提升系統中最主要的組成部分。礦井提升機有多種結構形式，大致可按下列方式對其進行分類：

目前我國生產的主要結構形式有：單繩纏繞式的有單筒和雙筒礦井提升機；摩擦式的有多繩落地式和塔式多繩摩擦式提升機。拖動方式則按需要設計，另外用于井下的有液壓傳動礦井提升機等。

下面我就以鐵煤集團長城窩棚煤礦副井TKM-4.8*4（Ⅲ）E型多繩摩擦式提升機（提升高度為998.5米）鋼絲繩首繩采用，4根50NAT6×36WS+FC1770型圓股鋼絲繩,尾繩采用2根P8×4×19-196×31-1370型扁尾繩,為例介紹一下提升機的安裝。

TKM-4.8*4（Ⅲ）E型多繩摩擦式提升機采用一臺哈爾濱電機廠交直流電機有限公司ZJK3100/650型底速直流電動機為動力源，4-72-11NO/6B型離心通風機，右90°出口，配套電動機30kw，380kw，980r/min，電動機轉子直接安裝在主軸裝置的主軸軸端上，不采用減速機，主軸與電機轉子采用過盈連接，電動機直接帶動提升機工作，利用上述摩擦力Fm，實現提升機容器在井筒中升降，用制動器、深度指示、操縱和保護等一系列電氣、機械、液壓的控制、保護系統來保證機器安全運行。

三、JKM-4.8*4Ⅲ/E型多繩摩擦式提升機機械部分安裝

1.主軸裝置的安裝

提升機安裝在長城窩棚煤礦副井井塔+49m平面上，在安裝前，需利用井塔頂端75T電動超卷揚起重機（一下簡稱“天車”）將設備運至+49m平面，再進行安裝。設備安裝前需對提升機基礎及提升中心線進行復測。測量人員根據礦方提供的井筒中心線，按照施工圖紙對提升機的提升中心進行復測。確定設備基礎中心線與井筒中心線的偏差，復測工作非常重要，必須認真準確測量。

根據定位復測的結果，給出提升機的提升中心線，對照設備的基礎圖，測檢設備的基礎，是否符合設計要求，并認真做好各項記錄（如下圖）。

墊鐵的布置：

設備的負荷由墊鐵組承受，每個地腳螺栓孔旁至少有一組墊鐵，相鄰兩墊鐵組間的距離應在500mm—1000mm之間。安裝墊鐵前必須鏟好墊鐵窩，每組墊鐵必須進行操平。每組墊鐵應盡量減少層數，最多不超過3層。放置墊鐵時應將最厚的放在下面，最上一層為一組斜墊鐵。墊鐵組的高度應為 60~100mm，寬度為 60~120mm。斜墊鐵應成對使用，其斜度不得大于 1/25，粗糙度不得大于 Ra25，薄端厚度不得大于 5mm。平墊鐵工作面的粗糙度不得大于 Ra25。設備操平找正完畢后，墊鐵必須點焊牢固。

由于主軸與滾筒（摩擦輪）是由兩組件組成，主軸就位之前，必須先組裝主軸與滾筒。安裝前，仔細清洗左右夾板，主軸法蘭盤，摩擦輪與夾板的接觸面。將摩擦輪中心線按水平位置放置，注意起吊摩擦輪時不允許鋼絲繩穿過與主軸配合的孔，并且要防止鋼絲繩擠碰摩擦輪與制動盤連接處的端面，以防變形。之后利用天車將電機側主軸引入滾筒，將主軸裝入滾筒并找正。安裝主軸裝置以提升中心為基準。主軸裝置就位后，在軸承蓋上和對輪上劃出中心點，以鋼線上垂下的線墜為基準，找正主軸裝置，并用水平儀對兩軸承座進行操平。同時檢查軸承裝置，把軸承蓋打開，測量軸頭與座的間隙是否符合要求，并檢查軸承的注油情況。

主軸裝置安裝到位時，對安裝基準線的位置偏差應符合下列要求：

A、主軸軸心線在水平面內位置的允許偏差10/2000L。

B、主軸軸心標高的允許偏差為±50mm。

C、提升中心線位置的允許偏差為5mm。

D、主軸軸心線與提升中心線的垂直度的允許偏差為0.15/1000。

E、軸承座沿主軸方向的水平度的允許偏差為0.1/1000。

F、軸承座垂直于主軸方向的水平度的允許偏差為0.15/1000。

2．車槽裝置安裝

車槽裝置由車刀裝置和車槽架組成（見下圖）。

提升機車槽裝置安放在摩擦輪的下方的車槽架上，每一根鋼絲繩對應安裝一套車槽裝置。車刀裝置的安裝應于車槽架的安裝同時交互進行。首先將車槽架放在安裝基礎上并找平。然后將車刀裝置固定在車槽架上，微調車槽架，使每個車刀的刀尖都剛好在卷筒垂直中心線上。當刀桿退到最后位置時，刀尖距繩板外圓的徑向距離為20mm左右，并且將其中的一把車刀對準在摩擦輪上他所要車的繩槽位置。將車槽架地腳螺栓緊固，將車刀體用螺栓固定在車槽架上。

3.電動機的安裝

主軸操平找正結束后，以主軸中心標高為基準安裝電動機，電動機安裝就位也是利用提升機房頂的天車進行，主電機重71.6噸，吊裝滿足要求。提升機電機轉子直接安裝在電機主軸上，采用錐面過盈摩擦連接，組裝時用油壓裝配法，方法如下：

必須將電機轉子的錐孔和主軸的圓錐面部分清洗得非常干凈，不得有油污和任何其他雜質微粒及金屬毛刺。

用天車將電機轉子吊起，放到主軸軸端上就位。

在液壓蓋上放上密封圈，利用安裝桿將液壓蓋裝到軸端。

連接油泵如下圖所示。用隨機的專用工具，三通接管使軸頭上面的兩個孔與油泵A相連接（通過這兩個孔可使壓力油沿軸向油路，再經徑向油路到達錐孔與錐軸的配合面）。用專用工具，二通接管使液壓蓋上的孔與另一臺油泵B連接，壓力油可以到達電機轉子和液壓蓋在軸上形成的空腔，擰入接管時一定要加緊銅墊。

向兩臺油泵充油。油泵B給轉子軸向推力，油泵A給轉子徑向脹力并在轉子與主軸的接觸面間形成油膜。

使吊裝轉子的吊裝繩受力，水平力使轉子盡可能靠緊主軸，然后用油泵B向電機轉子和液壓蓋在主軸上形成的空腔內充油。用油泵B稍給油壓，使轉子輪轂確實與主軸緊密接觸，然后做出轉子在軸向的初始位置標記，按設備廠家給定的推進距離（本設備主軸錐度為1:30，過盈量為0.83mm，故給盡量為24.9mm），作出推進終點的位置標記，同時用百分表或深度尺測量轉子的軸向推進量。

先用油泵B將油壓增至10MP左右（給軸向推力），同時用油泵A向軸端兩個孔內充油。兩臺油泵必須同時工作，慢慢增大油壓，油泵B的最大設計油壓（推力油壓）為50MP，油泵A的最大設計油壓（擴脹油壓）為60MP。當電機轉子向軸的端面大端推進時，轉子有時會跳躍式推進并有時伴隨著響聲。必須隨時注意轉子推進的距離，直到轉子推進到達終點位置時，并且百分表測量推進距離達到要求為止。

電機轉子推進到軸向所需位置后，首先將油泵A釋放油壓并拆下，油泵B保持壓力10分鐘后拆下。

4．制動系統安裝

在安裝前，首先要注意制動系統各件，檢查密封件是否有損壞現象，用墊鐵將盤形閘框架精確地操平找正，螺絲固定，然后把盤形閘吊到操平的框架上，最后用水準儀測量二次操平找正，以保證閘輪和閘瓦的間隙。

質量標準：A、同一制動輪兩閘瓦中心平面的重合度嚴禁超過2mm；各閘瓦中心平面于制動輪工作面寬度中心平面的重合度嚴禁超過2mm。

B、閘座各銷軸軸心線與主軸軸心線鉛垂面的水平距離的偏差不應超過±1mm。

C、閘座各銷軸軸心線與主軸軸心線水平面的垂直距離的偏差不應超過±1mm。

提升機主軸裝置、制動系統及電機部分安裝完畢后，應大強煤礦要求，對提升機安裝相關數據進行記錄，見下圖。

5. 操縱系統安裝

A、清掃、檢查各儀表、開關等。

B、將整個操縱臺吊放在基礎墊鐵平臺上。

C、按提升機房平面布置圖，認真測量司機臺縱橫中心線，用方水平進行操平找正后方進行管路連接。

6.液壓站、深度指示器安裝

安裝液壓站、深度指示器時，必須保證設備的水平度和標高，地腳螺栓要緊固，轉動部位要靈活無刮碰，試運前各部位必須注油。

質量標準：A、液壓站、深度指示器的安裝標高必須符合設備出廠技術文件的要求。

B、液壓站的油泵、閥、內部油管等必須清洗干凈，干燥后涂上機油再進行裝配，管道接頭處在0.7Mpa油壓下，嚴禁漏油。

C、液壓站用油必須符合出廠技術文件的規定。

D、液壓站的制動手把在全動位置時，直流毫安表必須接近于零；制動油缸的殘壓必須低于0.5Mpa。

E、深度指示器的油泵、閥、油管路和油箱應不漏油，運轉正常。

7. 液壓管路敷設

管路主要為液壓站管路，管路施工前必須進行酸洗。管路為φ18mm的無縫鋼管。鋼管敷設前必須用10％-20％的稀鹽酸清洗30-40分鐘后，再用10％的蘇打水浸泡，然后用水清洗、干燥、涂油。安裝時管內不得有氧化皮和雜物等。現場焊接時焊縫均為連續焊接，無漏焊、焊瘤、夾渣等缺陷。鋼管安裝后必須排列整齊，在支架上固定必須牢固可靠，并無滲油現象。管接頭及閥門無泄漏。

質量標準：液壓站外部油管的安裝應排列整齊、不漏油。

8．導向輪及離心通風機的安裝

導向輪和離心通風機安裝在+36.000m平面上，用天車從提升口進行吊裝。滾筒安裝找正后進行導向輪的安裝，逐一用線墜檢查滾筒與導向輪繩槽中心線，中心線對證后進行安裝。離心通風機對基礎進行校正后方可安裝。

9．設備基礎的二次灌漿

灌漿前基礎孔內及基礎表面清掃干凈，必須無雜物，灌漿選用膨脹水泥，每個基礎孔必須進行搗固。最后進行設備底座和基礎面的灌漿。

質量標準：A、設備安裝前、混凝土基礎二次灌漿處應剁成麻面，放置墊鐵部位，墊鐵與基礎面應接觸良好，并在灌漿前沖洗干凈。

B、灌漿時，必須搗固密實，基礎螺栓嚴禁產生歪斜。

C、二次灌漿所用砂漿或混凝土強度等級應比基礎的混凝土強度等級高一級。

10．試運轉及安全性能檢測

提升機安裝完畢后，經過進行調試和試運行（包括無負荷運轉和負荷運轉），符合設備出廠技術文件和《機械設備安裝工程施工及驗收規范》及煤礦安全規程的規定，并經過有資質檢測機構檢測符合相關規定。

四、礦井提升機的發展現狀及未來

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關鍵詞：提升系統 調速 精確性 可靠性

1、 提升機現狀分析

礦井提升機按工作方式分類如下：

（1）纏繞式提升機：

單卷筒提升機，一般作單鉤提升。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。

雙卷筒提升機，作雙鉤提升。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。

（2）多繩摩擦式提升機：

多繩摩擦式提升機具有安全性高、鋼絲繩直徑細、主導輪直徑小、設備重量輕、耗電少、價格便宜等優點，發展很快。

以上提升機不論哪種都需要調速平穩運轉可靠，停車定位精確，這些需要有一套供電系統來完成，這也就是本文介紹的提升機調速的問題，下面就這方面問題做一下探討。

提升機從供電方式上可分為交流供電和直流供電兩種：

一是交流供電系統 ，礦用提升機普遍使用交流繞線式電動機轉子串電阻調速控制系統，是有級調速，調速性能差，效率低，大量的電能消耗在電動機轉子電阻上，而且可靠性也很差。

二是直流傳動系統，采用直流電動機拖動系統，最初采用發電機系統、大功率晶閘管整流器系統，這幾種系統都存在著直流電動機固有的缺點，如效率不高，前兩種占地面積大，維修工作量也大等。

2 電控系統改造分析

變頻器是利用交流異步電動機同步轉速n。隨電源頻率變化而變化的特性，實現電動機調速運行的裝置。變頻器產生于20世紀60年代20世紀70年代隨著大功率晶體管（CTR）的問世, 即場效應管的出現和性能的不斷提高，使得變頻器的性能有了極大的完善和發展。

變頻器調速控制可以實現提升機的無級調速，可方便地進行恒轉矩調速和恒功率調速的控制，能很好地防止提升機過卷和過放事故發生。變頻器的調速還可以實現電動機的軟起動，調速范圍廣平滑性能好，節省了轉子串電阻造成的能耗，具有明顯的節能效果。

提升機所用的變頻器主電路大都采用交―直―交電路。是利用電力半導體器件的通斷作用通過控制電路控制其導通和關斷將工頻電源變換為另一頻率并可調節頻率和電壓的電能控制裝置。主電路是為電動機提供調頻調壓電源的電力變換部分，整流器的作用是將工頻交流電源轉換成直流電源，濾波器是抑制電壓波動緩沖和平滑直流電壓；逆變器是將直流電源轉換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機。變頻器的電路一般由整流、中間直流環節、逆變和控制4個部分組成。

我們知道，電機的轉速n與f供電頻率s 磁極數p有以下關系：

n=（1-s）60f/p

其中： p ― 電機極數 s ― 轉差率 f ―頻率

由式可知，轉速n與f頻率成正比，與電機磁極對數成反比，由此可見有三種調速方法，一是改變電機磁極數p，二是改變轉差率s，三是改變頻率f。 如果不改變電動機的極數，只要改變頻率f即可改變電動機的轉速，當頻率f在0～50Hz的范圍內變化時，電動機轉速也就隨之變化。

3 采用變頻調速后可提高提升機運行成本

3.1 高效節能 采用變頻調速后，啟動為軟啟動，負荷控制器根據負荷大小的變化，自動調整提升機的轉速，可節省大量的電能。

3.2 變頻器可延長設備使用壽命 采用變頻調速后，變頻器內置起停軟啟動，可以從低頻時開始緩慢地加速、減少了沖擊，調速范圍寬。同時，避免了啟動時對電機的沖擊，可延長電機、設備的使用壽命。

3.3 可實現遠距離控制 變頻調速系統可以在1：10甚或1：20的廣泛范圍內進行調速并且可以方便的進行遠距離控制，容易得到符合工程要求的最佳速度。如使用矢量法控制方式，調速比可達1：100（有速度反饋時達1：1000）。此外，和同步控制器等附件配合，可實現比例控制和同步控制等，使設備具有自動化、省力化等高檔次功能。

3.4 提速簡單易行，只要增加變頻器輸出的電壓和頻率，就可以實現電動機加速使提升機加速。轉

3.5 保護齊全、通過系統的保護電路對主電路和控制電路提供可靠的保護，實現自動保護功能，操作簡單 變頻器功能參數設置方便快捷，不易出錯，并可保存多套參數設置，根據不同的工況進行設置；能記錄變頻器每一次的操作及故障；定時記錄運行參數，并可查閱打印記錄報表，實時查看變頻器的輸入輸出波形。

3.6體積小，現代變頻器多采用智能化功率模塊（IPM）,占地面積小 維護方便 。為了改善變頻器的性能目前廣泛采用了32位數字信號處理器（DSP）集成芯片縮短了變頻器的采樣時間、提高了控制性能。

4、選擇變頻器注意的事項

變頻器，特別是高壓變頻器價格昂貴，如選擇不當，達不到節電和提高生產效率的目的，以致造成浪費和不必要的麻煩。

通常最低轉速不少于額定轉速的50%，一般調速范圍在100%~70%之間為宜，因為當轉速低于額定轉速的40%~50%時，電機本身的效率明顯下降，是不經濟的;調速范圍確定時，應注意避開機組的機械臨界共振轉速，否則調速至該諧振頻率時，將可能損壞機組。

可行性分析：在選擇要進行的變頻調速的設備對象以后，應從提高效率或提高產品質量的需要及節約電能的情況進行分析、計算，并與變頻器的投資進行比較，計算出變頻器的投資回收期。

可靠性分析：變頻器的可靠性如何，直接決定了變頻器能否成功地應用于生產，這是選擇哪種變頻器的首要條件。有的礦所購買的變頻器可靠性不高，加之自身的維修技術力量不強，變頻器出了故障，只好停用，甚至棄用，造成損失，同時也為變頻器的繼續推廣應用帶來負面影響。

5、 結束語

我國是世界上的產煤大國，又是能源貧乏的國家之一，而且也是噸煤電耗比較高的國家。我們要創造出一條以低能耗實現現代化的新路,節能降耗是明智之舉。變頻調速是近年來發展起來的一門新興的自動控制技術，它利用改變被控對象的電源頻率，成功實現了交流電動機大范圍的無級平滑調速。在運行過程中能隨時根據電動機的負載情況，使電機始終處于最佳運行狀態，在整個調速范圍內均有很高的效率，節能效果明顯，經測算節能30%以上、取得了很好的經濟效益。采用變頻器調速控制便于實現提升機的平穩的速度控制，系統運行的穩定性和安全性得到大大的提高，減少了運行故障和停工工時，節省了人力和物力，提高了運煤能力，間接的經濟效益也很可觀。因此，變頻器在提升機調速系統中的應用有十分廣闊的前景．

參考文獻：

[1]李虹.《變頻調速在礦山節能中的應用》變頻器世界.2003.

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（淮南礦業集團顧橋煤礦，安徽 鳳臺232100）

【摘　要】雖然現階段我國大力提倡節能減排，但隨著城市化進程的加快，能源需求量仍然巨大，煤炭、石油等作為主要的能源種類，勘探開采難度越來越大，將針對煤炭開采中的重要工具礦井提升機進行深入探討，通過對其現階段的使用狀況及應用技術進行分析，找到基于模糊理論的礦井提升機故障診斷辦法。

關鍵詞 礦井提升機；故障診斷；技術現狀

0　前言

由于礦山生產環境復雜，施工人員需要深入到不穩定的區域內進行作業，所以需要專項的設備保證人員、物資順利的往返于地面與礦井之中，礦井提升機正是實現運輸的主要工具，由此可見其可靠性與穩定性直接關系到參與礦井生產所有人員的生命財產安全，必須受到足夠的重視。

1　礦井提升機使用現狀

礦井提升機是在應對復雜的生產環境的前提下產生，所以可以借鑒的設備生產經驗相對較少，初期面臨了大量的設計問題，隨著科技水平的逐步提升，礦井提升機的設計與使用都取得了一定的突破，通過故障樹的形式組建專家系統，對長期困擾產業發展的知識獲取問題也提出了一系列的解決措施。在傳統的對礦井提升機的故障診斷技術中，完全憑借操作人員的語言描述作為信息來源對問題進行分析，對故障的預知能力比較弱，而且由于語言描述存在一定的誤差性，導致對問題的嚴重程度難以劃分，但現階段通過故障樹分析法、神經網絡、信息融合、專家系統等機械自動化與人為主觀因素的有機結合，使故障分析更加具有客觀性，而且參考的依據更加全面，結論更加的科學，可以對有可能發生和已經發生的故障做出及時準確的反應，使作為“礦井咽喉”的礦井提升機更好的為礦井生產工作服務。

現階段我國的礦井提升機技術與西方工業大國相比仍存在較大的差距，在德法等國家已經嘗試通過PLC對其電控系統進行重新設計，使其實現雙通道安全監控與回路，并積極結合多種可行性的監控手段，將其安全性能大幅度的提升，但我國仍延續使用繼電器和由電子元件組成的控制單元，雖有安全電路作為保障，但是由于構成復雜、生產環境惡劣等原因，故障的發生和監測仍存在一定的困難，需要積極的向發達國家尋求技術支持[1]。

2　礦井提升機故障的診斷技術

現階段我國的礦井提升系統基本由機械、電氣和液壓三部分組成，通過對大量故障案例分析，發現最常出現故障的是機械和電氣兩個方面，例如斷繩事故、過卷事故、控制電源失壓等，如果故障問題沒有得到及時有效的解決，將嚴重威脅礦井人員的生命財產安全。對礦井提升機進行故障診斷就是將與系統運行相違背的事件進行及時分析與防范，對相關的影響因素進行逐層的排查，將故障出現的原因落實到設備元件受損、環境影響因素、人為操作失誤、自動化程序干擾等具體的事宜上，判定其與頂事件之間的邏輯關系及關系程度，通過對路徑進行分析，得出頂事件的失效概率，以此判定故障風險[2]。電氣故障發生后，需要及時的對提升機的事實工況參數與數據信息進行檢測，并進行綜合的分析和評定，才有可能準確的確定發生故障的具置，并判定其發生的原因進行及時的修復，如果電氣故障不能夠及時的解決，就會造成設備的某些參數與正常設定參數之間存在偏差，甚至超乎設定的最大界限，引起相應的機械故障，由此可見礦井提升機的故障并不是獨立的個體而是緊密相連的，所以面對發生的故障必須及時準確的處理，不然將會使其危害性擴大。

3　基于模糊理論的礦井提升機故障診斷辦法

現階段針對礦井提升機的研究越來越多，基于人工智能的研究、基于小波變換的研究、基于RBF神經網絡的研究等相繼出現，并在各自領域上取得了一定的成果，為礦井提升機故障診斷提供了可行性的辦法。

基于人工智能的研究是將一種高數的計算方法引入到檢測檢驗的過程中，通過對人工免疫模型與離散粒子群進化的固定算法之間進行整合，以此找到故障發生的具置，由于此方法是以數學計算為操作的工具，所以對周圍環境的變化影響相對較少，所以對不同種類的礦井提升機都可以使用。

基于小波變換的研究采用的是將整體的問題進行分解的方法，通過對時間頻率的局部化分析，將信號的表現特征進行細分，從而發現信號在變化過程中的不同反應，確定故障的原因及發生的位置，平移伸縮運算將信號的頻率進行了更大程度的細分，所以使信號細微的變化都可以及時的監測，并準確的分析出存在的干擾信號成分，由此快速的判定故障的位置，將風險及時的有效控制，由于其準確性相對于人工智能的研究方法更強，所以現階段也得到了廣泛的認可，在礦井提升機的故障檢測過程中得到了廣泛的應用[3]。

基于RBF神經網絡的研究是將人工神經網絡的自身特點充分應用到監測故障工作中的一種體現，由于人工神經網絡自身具有學習、適應變化、處理信息、容錯的能力，所以利用人工智能網絡能夠直接將特征輸入，短時間內得到處理結果，將故障分析的時間大幅度的縮短，為降低風險提供了時間支持，所以同樣適用于故障監測工作。

由于礦井提升機的結構復雜，工作環境極其惡劣，所以短時間內很難確定其故障的模糊關系，其準確性現階段仍無法得到保障，將以上方法引入到專家系統，通過對故障樹的綜合分析，可以使故障判定的相關信息更加完整，在一定程度上提升了確定模糊關系的可能性，但是由于故障樹建立時間比較短，對故障事件的分析錄入信息不全面，所以要充分利用專家系統仍需要長時間的不斷完善。

4　結論

礦井提升機的重要作用決定對其進行的研究將持續進行，隨著科學技術的逐步發展，檢測檢驗技術也將會有新的突破，故障檢測與分析更加的準確及時，使礦井環境下的作業更加具有安全性。

參考文獻

［1］喬良．淺析故障診斷技術在礦山機電設備的應用[J]．中小企業管理與科技,2010,06(36):96-99．

［2］張萍語．礦山機電設備故障診斷與檢修技術分析[J]．科技創新與應用,2014,02(06):32-38．

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關鍵詞：提升機；纏繞式；控制系統；直流調速

概述

提升機是礦山的大型固定設備之一，是聯系井下與地面的主要運輸工具。礦井提升工作是整個采礦過程中的重要環節。礦井提升機是沿井筒提運礦石和廢石，升降人員，下放材料，工具和設備。提升容器有罐籠和箕斗。罐籠可用來提升礦石、人員、材料與設備等，但是箕斗不能用來提升人員。礦井提升設備就是完成上述工作的多種機電設備組成的大型成套裝備。

礦井提升設備在工作中一旦發生機械或電氣事故，就會造成停產，甚至造成人身傷亡。安裝提升機時，安裝的質量會關系到產品使用中故障的發生，反映最為明顯的與安裝有關的故障是：單繩纏繞式提升機鋼絲繩在卷筒上纏繞時，由于提升機安裝質量問題，使纏繞到卷筒上的鋼絲繩相互咬繩，由于咬繩問題存在，使得價值上萬元的鋼絲繩，本應該是2～3年換一次繩，卻幾個月就要換，不僅在經濟上有較大損失，并且存在很大的安全隱患。

1.礦井提升機

礦井提升機是提升系統中最主要的組成部分。礦井提升機有多種結構形式，大致可按下列方式對其進行分類：

按鋼絲繩在卷筒上連接形式分：纏繞式和摩擦式；

按提升的繩數多少分：單繩和多繩；

按傳動方式分：電傳動和液壓傳動；

按卷筒的結構形式分：圓柱型、圓錐型、圓柱圓錐型和絞輪；

按電氣的拖動形式分：交流和直流；

按卷筒數分：單筒和多筒；

按井上或井下使用分：地面式和井下式。

目前我國生產的主要結構形式有：單繩纏繞式的有單筒和雙筒礦井提升機；摩擦式的有多繩落地式和塔式多繩摩擦式提升機。拖動方式則按需要設計，另外用于井下的有液壓傳動礦井提升機等。 下面我就以JK-2/20E型單繩纏繞式礦井提升機為例為大家介紹一下提升機的安裝。

JK型礦井提升機的結構在XKT-B型的基礎上有了下列幾處完善：

1.1把有些減速器的尺寸規格作了適當的放大，尤其是一些使用應力過高的減速器，速比的檔次上也有所增多；

1.2盤形制動器不僅由單面改為雙面，而且把選用過高的設計摩擦系數減小，有些規格的提升機的制動盤由一個改為兩個，還從卷筒結構和制動器的結構上改善了制動器更換和裝拆的方便性；

1.3制動系統的液壓站不僅由單路改為雙路，而且加強了油的過濾，尤其是電液調壓部分的過濾，提高了液壓系統的穩定性；

1.4恢復一些重要部件的雙套配置（如液壓站的雙套液壓泵裝置等），其中一套備用，以方便維護及應付緊急情況，安全防護裝置等配套供應；

2.JK型礦井提升機機械部分的安裝

2.1主軸裝置的安裝

在安裝主軸前需要對基建工程進行檢查，對基礎施工的檢查也是很重要的，基礎檢查過程中主要檢查中心線、孔位、標高、水平度等幾個重要尺寸，必須符合安裝要求。

JK型礦井提升機主軸裝置主要包括軸承梁、錨板、螺栓、軸座、卷筒、卷筒襯塊、鋼繩過渡塊等。對主軸安裝首先要確定提升中心線，軸中心高。當然，在確定這些尺寸時得有一個參照物，我們以腰線作為它的參照物，由此確定零平面，然后測量出提升中心高，需要進行多次測量。接下來還要對卷筒中心線和主軸的水平度進行測量調整，利用墊鐵進行水平度的調整。

2.2墊鐵安裝時應符合下列要求

（1）沿軸承梁周圍應均勻安放墊鐵，其間距不得大于600mm。在地腳螺栓兩側和軸承中心下面必須安設墊鐵；

（2）斜墊鐵應成對使用，其斜度不得大于1/25，粗糙度不得大于Ra25，薄端厚度不得大于5mm。平墊鐵工作面的粗糙度不得大于Ra25。軸承梁找正后，在二次灌漿前，應將兩斜墊鐵斷續焊牢。

（3）墊鐵組的高度應為60～100mm，寬度為60～120mm。

2.3減速器的安裝

減速器的安裝主要是利用百分表進行測量，利用百分表對減速器與主軸的同心度的調整。對其端面和徑向進行調整。（如圖2-1所示）

徑向 3.55 端面 0.91

3.58 3.61 0.97 0.93

3.54 1.00

圖3-1 減速器徑向、端面示意圖

2.4電機的安裝

電機的安裝和減速器的安裝方法一樣；在較正同心度之前，需把地腳螺栓澆灌穩固，這樣需采取兩階段安裝步驟較正同心度。經過多次測量調整，最后調整的結果在允許誤差（0.1mm）范圍內。

半聯軸器是熱裝到主電機軸上的，加熱溫度不得超過300度。加熱前要先檢查孔徑公差，加熱應均勻，一般燒到表面呈淺黃色為宜，并將事先做好的量棒量其孔徑，在孔徑全長上必須通過，然后擦凈孔徑表面贓物套在主電機軸上。

3.結束語

礦井提升機的安裝工作是一個繁雜而又重要的工作，安裝的質量直接影響到設備的使用壽命及日后的維護工作，對安裝的方法和技術參數是我們必須學習和掌握的。

從礦井提升機的發展趨勢看，各國為爭奪用戶市場，開發了各種形式、規格的提升機，以適應各國的礦井開采深度，達到高效、低能耗、低成本目的。礦井提升機發展總趨勢可歸結為：在總體上向大負載、高速、大型化方向發展。技術是在不斷發展的，機器的結構的發展一般是從簡單到復雜，但有時在突破某一關鍵后，機器結構又從復雜到簡單。如近年發展的內嵌式電動機卷筒合一的交-交變頻的礦井提升機，這種提升機的電氣和電動機是復雜了，但機械的結構形式就很簡單，機械的可靠性也大為提高，維護工作也將很少。

總之，低能耗、高效率、調速性能好、電氣系統復雜將成為未來提升機的主要發展方向之一。

參考文獻：

[1]《有色金屬礦山生產技術規程》 中國有色金屬工業總公司 1990，6

[2]唐國祥，武文輝，《礦井提升機故障處理和技術改造》機械工業出版社 2005，1

[3]6RA70 系列全數字直流調速裝置使用說明書

篇5

本文簡要介紹了礦井提升機變頻技術的應用與發展，詳細分析了整流＋制動單元＋逆變器結構型變頻器，整流，回饋單元型變頻器，AFE雙PWM型變頻器等三種變頻的優優點缺點及運行的效果，是作者多年應用變頻器經驗的總結，以此對設計或使用部門對變頻器的選用提供指導作用。

關鍵詞：礦井提升機變頻應用發展整流單元 制動單元逆變器 回饋單元 AFE

中圖分類號：TD534文獻標識碼： A

礦井提升機是礦井運輸的關鍵設備，是礦山生產的咽喉，它擔負著井上，井下的運輸任務，它廣泛用于煤炭，冶金及其他礦山行業的礦井生產。礦井提升機電控設備的技術水平和可靠性不僅關系到礦井的生產能力和生產計劃管理，而且直接關系到井下礦工的生命安全。因此，努力提高礦井提升機電控設備的安全性，可靠性和技術水平是每一個從事礦井提升機電控設備研發,設計，制造和使用及管理的人員共同關心的問題。

隨著計算機技術，超大規模電路技術，電力電子技術的發展和應用為提升機電控技術水平的提高插上了騰飛的翅膀，特別是變頻技術的發展，使提升機電控技術逐步摒棄了原TKD系統，以變頻傳動為基礎的新型控制模式得以推廣使用，使提升機的控制更安全，更可靠，性能更優越，更節能。

1.變頻技術的應用

早在上世紀九十年代，提升機電控設備就已經應用了變頻傳動技術，但主要應用于大型礦井提升機，采用的是交―交變頻控制方式。其中設備的制造和調試由于受當時國內技術水平開發能力和元器件的生產水平的限制而大量采用全套引進國外原裝設備，調試和現場服務均由國外公司負責。從控制手段上分為模擬量式和全數字式，九十年代以前的設備大部分屬于前者，1995年以后開始引進全數字交―交變頻裝置。主要代表機型有SIEMENS公司的SIMADYND系統和ABB公司的CYCLO系統，從技術上講更先進，更安全，更可靠，控制精度更高，動態性能更好和調試維護更簡單的優點，體現了技術的飛躍發展和進步。

交―交變頻系統之所以能夠在礦井提升機上推廣使用除了它自身具有和直流調速系統相媲美的控制特性外，關鍵在于交流電機比直流電機從制造到維護都比較容易，特別是大容量設備更是如此。但就其交―交變頻系統配置和結構而言是相當復雜，這也影響了它的整體穩定性且要求較高技術水平的人員去維護，在加上投資成本高，阻礙了它的推廣應用。

隨著電力電子器件的制造技術、基于電力電子電路的電力變頻技術、交流電動機的矢量變換技術、直接轉矩控制技術PWM或SPWM技術以及計算機控制技術和大規模集成電路技術為基礎的全數字化控制技術的快速發展，使交流調速傳動控制技術得到了飛躍的發展，在中小容量礦井提升機上交―直―交變頻器基本上取代了交―交變頻器。

在高壓交流調速方面，隨著電力電子元器件的耐壓等級的提高，交―直―交變頻器由原來的高―低―高變頻逐步轉換為直接高壓變頻，這樣將極大地減少了設備占地面積，提高了設備的效率，降低了能耗，有較好的推廣前景。但由于人們對高壓交―直―交變頻在可靠性方面存在疑慮且目前還沒有完全解決提升機電氣制動及能量回饋問題，若在提升機的高壓變頻方面推廣交―直―交變頻仍需待時日。

在中小功率礦井提升機電控方面，原來的轉子串電阻調速方式向低壓交―直―交變頻方式的轉變已十分明顯，而且由于交―直―交變頻調速的性能可以和直流調速的性能相媲美，在500kw以下的礦井提升機電控系統中，交―直―交變頻也有取代直流調速系統的趨勢。在低壓變頻調速系統中完全做到了“零速額定轉矩”，實現了起車松閘無下墜現象，保證了提升機的安全，做到了“電氣制動時額定力矩”，保證了提升機工藝所需要的 “四象限”運行。使原TKD系統在加速、減速、重物下放時電機的轉差功率消耗到電阻上通過發熱的方式浪費掉的能量通過“能量回饋”方式返回到電網，達到了節能的目的；做到了“雙pwm變頻”，不但實現了“能量回饋”而且做到了功率因數為1，使諧波分量降低了1~2個數量級，降低了諧波對電網的污染，凈化了電網的質量。因此我們斷定中小功率提升機交―直―交變頻調速系統將很快會淘汰TKD轉子串電阻調速方式和直流調速方式電控系統。

2.變頻技術的發展

變頻技術的應用經歷了三個過程：從最初的整流制動單元型到整流回饋型進而發展到雙PWM型，技術趨近完美，性能更優越，更安全，更可靠

2.1 整流+制動單元+逆變器結構（整流單元型變頻器）

主回路結構圖如圖一示：

圖一：整流單元型變頻器系統結構圖

其中：1整流器2 濾波回路3制動單元4逆變器

最初應用的變頻器多為整流單元+濾波單元+制動單元+逆變器結構，即將工頻電源變換為直流的整流器；吸收由整流器和逆變回路產生的電壓脈動的濾波回路，也是儲存回路和將直流功率變換為交流功率的逆變器；另外礦井提升機異步電動機需要制動，因此需要配置制動單元。

2.1.1整流器 整流器是二極管三相整流橋，它把工頻電源變換為直流電源，電功率的傳送是不可送的。

整流電壓平均值Ud=1.35Uuv

2.1.2 濾波回路 在整流后的直流電壓中，含有六倍于電源頻率的脈動電壓，此外，逆變器回路產生的脈動電流也使直流電壓波動。為了抑制這些電壓波動，采用直流電抗器和電容器吸收脈動的電壓，對于交―直―交電壓型變頻器可以省去電抗器而采用簡單的阻容濾波回路。

如果考慮到電網的波動率±15%，則電容器上的最大直流電壓

Ucmax =1.414×1.15×Uuv。這樣，對于～380V電網，則Ucmax可達620V。

2.1.3 逆變器同整流器相反，逆變器的作用是在所確定的時間里有規則的使六個功率開關器件導通、關斷，從而將直流功率變換為電壓和頻率的交流輸出功率。逆變器輸出為三相交流電壓，波形一般采用PWM調制的方式，各相電壓互差120 0，三相對稱，相電壓為階梯波，線電壓為方波（矩形波），輸出電流波形接近正弦波。輸出電壓的交變頻率取決于逆變器開關元件的切換頻率。

2.1.4制動單元異步電動機在再生制動區域運動時，再生能量首先儲存于儲能電力電容器中，使直流電壓升高。一般來說由機械系統慣量所積蓄的能量比電容器能儲存的能量大，中大功率系統需要快速制動時必須設置制動單元和制動電阻，把多余的再生功率消耗掉，以免直流回路電壓上升超過極限值。

一般情況下，為了使變頻器在電網波動條件下仍能正常工作，制動單元的動作閾值必須大于620 V。一般調整制動單元在≥680 V時動作，而在630 V時停止，這樣，制動單元工作的回環寬度為8% 。

制動電阻的計算按下式計算：R=UDC2/0.1047(TB-0.2TM)n1

式中，R為制動電阻(Ω)；UDC為直流回路電壓(V) ；TB為制動轉矩（N?m）；

TM為電動機額定轉矩（N?m）；n1為開始減速時的速度（r/min）。

2.1.5 控制回路 控制回路向變頻器主回路提供各種控制信號。主要由以下幾部分組成：決定V/F特性的頻率電壓運算回路，主回路的電壓、電流檢測回路，電動機的轉速檢測回路，根據運算回路的結果生成相應的PWM脈沖并進行隔離和放大的PWM生成及驅動回路及變頻器和電動機的保護回路。

從逆變器控制性能出發，大體可分為四種模式：無PG速度傳感器矢量控制，無PGV/F控制，有PG 矢量控制，有PGV/F控制。在礦井提升機上應用的變頻器一般采用適量控制模式。由于這里匯集較多的自動控制理論的內容，故不 概贅述。

采用上述結構的變頻器一般采用于早期的提升機控制，其優點是線路簡單，價格便宜，曾在一段時間內得到了廣泛的使用。但其缺點是：1）存在諧波，對于電網質量產生污染。2）由于采用了電阻制動單元，當電機工作在制動狀態下，其能量無法反饋到電網而只能在制動電阻中消耗掉，產生熱能白白浪費，不利于節能，因此又限制了它的使用范圍。但我們也應該清楚的看到這種變頻不論是控制性能還是節能方面仍比轉子電阻方式電控系統優越得多，仍不失為轉子串電阻方式電控系統的替代產品。

2.2相控整流+逆變器結構（整流、回饋單元型變頻器）

主回路結構如圖二示:

圖二：整流、回饋單元型變頻器系統結構圖

其中：1整流橋 2 逆變橋 3 濾波回路4逆變器

這種結構的變頻器與2.1所述變頻器主回路僅在整流器上有差異，其余各環節類同，因此，這里僅介紹相控整流器（整流、回饋單元）。

整流、回饋單元由兩組三相全控整流橋直接反并聯組成，在整流狀態下輸出電壓極性與直流母線電壓極性相同的一組全控橋稱之為整流橋，而極性相反的一組全控橋稱之為逆變橋。當電動機工作在電動狀態時，整流橋工作在整流狀態，逆變橋工作在截止狀態；能量的傳遞方式是：電網整流橋直流母線逆變器電機；當電動機工作在制動狀態時，整流橋工作在截止狀態，逆變橋工作在逆變狀態；能量的傳遞方式是：電機逆變器直流母線逆變橋電網，實現了能量的回饋。

由于整流、回饋單元型變頻器可以實現能量的雙向流動，特別適合礦井提升機四象限運行方式且大大節能，因此受到人們的推崇。

由于整流、回饋單元型變頻器采用三相全控整流橋，輸出電壓的高低可以通過相控角進行調節而不受電網電壓波動的影響，因此整流、回饋單元采用電壓―電流雙閉環控制方式，以保證直流母線電壓的恒定。

變頻器采用的控制方式不同，得到的轉矩特性也將不同：對于U/F方式，無論是電動狀態還是制動運行，直流回路電壓均設定在最大值的85%，這樣在運行速度85%~100%范圍內，制動力矩將損失15% 。而對于矢量控制的閉環控制方式，在電動時網側正向橋是全控的，中間直流電壓可以達到最大值；在制動時中間直流電壓約15%，制動力矩也將損失15% 。因此，為了保證在制動狀態下、在所有速度范圍內均可以達到電機的最大轉矩，需要在逆變橋的網側增設一臺自耦變壓器，變壓器變比為1.2。

整流、回饋單元型變頻器的顯著優點是節能且效果比較明顯，在提升機負載，特別是副井運行時，節能效果可達30%左右，這是它對人們的最大吸引力。但其缺點是結構復雜，造價高，諧波較嚴重且功率因數低，因此需要進一步改進和發展。

2.3AFE雙PWM型變頻器

主回路結構如圖三示：

圖三：AFE雙PWM型變頻器系統結構圖

其中：1AFE整流/回饋單元 2濾波回路3逆變器

這種結構的變頻器與前述的兩種變頻器的差異主要是在前端整流環節，

采用PWM控制方式。其控制電路包括直流電壓的電壓調節器，以電壓波形為基準，提供變頻器輸入電流瞬時值指令模式信號的功率因數調節器，以及對變流器交流輸入電壓進行斬波控制的PWM控制器。它既可以作為整流器工作也作為逆變器工作。由于采用了IGBT，通過恰當的PWM控制方式，可對交流電流的大小和相位進行控制，使交流輸入電流接近正弦波，并使系統的功率因數總是接近于1。但電機減速制動從逆變器返回的再生功率是直流電壓升高時，可以使交流輸入電流的相位與電源電壓相位相反，以實現再生制動，并將再生功率反饋到電網去。這種變頻器概括起來有以下特點：

1）采用IGBT整流元件，采用PWM控制方式，無換向失敗現象。

2）因為AFE系統使電網沒有諧波，故網側電流比較小，因而網側元件的尺寸比通常系統的所用尺寸小，對網側變壓器、電源線及熔斷器和開關也同樣。

3）通過AFE系統的強大的控制能力獲得最佳的系統利用。因為中間回路與電網電壓無關而保持恒定，因而系統逆變器和電機電流額定值也比較小。

4）能夠4象限運行，實現電動狀態和制動狀態之間的平滑和快速（數毫秒）過渡，且達到100%再生能量回饋到電網，設備效率高。

5）可以實現單位功率因數（COSφ=1）控制，功率因數高。

6）單橋實現能量的雙向流動，結構簡單，工作可靠，設備體積小。

該類型變頻器由于以上優點越來越受到人們的歡迎并得到大力推廣和使用。特別是國家大力號召“節能減排”的今天，其應用前景更加光明。

3.變頻技術應用的展望

變頻技術在礦井提升機上的應用，在經歷了三個階段的發展后，人們已定位到節能效率高、電網污染小、功率因數高的系統，即AFE控制型變頻器。雖然它初期投資略高，但運行成本大大降低，主要表現在電費節省和不必投入諧波治理及功率因數補償裝置節省的費用，僅節省電費一項在一年內就可收回增加的設備投資，從這個意義上講，AFE雙PWM型變頻器性價比更高。

從2007年新增設備或技術改造設備總量來看，70%~80%變頻器都采用了AFE控制變頻器。隨著時間的推移和人們投資理念的改變，將會有更大比例的設備采用AFE控制變頻器。

隨著技術的不斷發展，除了交流電機定子變頻控制外，國內也在嘗試交流繞線電機轉子變頻控制方式，這樣就可以實現通過低壓變頻器控制高壓電機，使原來的TKD系列礦井提升機電氣控制設備更新換代，利用變頻器調速性能好、節能效率高及性價比高的特點，提高礦井提升機電控制設備的安全性、可靠性和技術水平及操控舒適性，使礦井提升機電氣控制設備水平產生一個大的和質的飛躍。

篇6

關鍵詞：礦井提升機；PLC；控制

中圖分類號：TP393.08文獻標識碼：A文章編號：1007-9599 (2011) 02-0000-01

PLC of Mine Hoist Control Aystem

Zhao Haitao 1, Li Chenghong 2

(1. Jixi Mining Group Safety Training Center, Jixi158100,China;

2. Jixi Mining Group gangue power plants, Jixi158100,China)

Abstract: This paper outside with the current status of mine hoist control is introduced based on elevator control system PLC control principle and the common chain of protection.

Key words:Mine hoist; PLC;Control

一、國內提升機的現狀

（一）交流拖動方式

采用串電阻調速的交流拖動方式，有單繩和多繩兩種系列，大都采用改變轉差率S的調速方法，在調速中產生大量的轉差功率，使大量電能消耗在轉子附加電阻上，導致調速的經濟性變差。極少數提升機采用串級調速方法，其調速范圍窄，且投資大。

（二）直流拖動方式

我國煤礦采用的晶閘管整流供電的直流提升機已較普遍，但大多數為80年代引進和90年代中期以前國產的礦井提升機SCR-D電控系統。這些電控系統，其調節控制保護回路基本上都是模擬形式。這種系統由于受元器件設計和制造水平的限制，存在著一定的缺陷。

（三）研制與發展

1.國產大型直流提升機及電控系統已逐步完善和推廣使用。

2.大功率變頻調速電控提升機效率可達98%，國內組織研究了這種系統并已經運用到了實際生產中。

二、PLC硬件組成及原理

可編程控制器PLC主要由電源、CPU、通訊單元、高數計數單元、模擬量I/O單元、數字量I/O單元等硬件組成。

（一）PLC系統組成

主控PLC系統由電源、CPU、通訊單元、高數計數單元、模擬量I/O單元、數字量I/O單元等硬件組成。裝在主控柜內。帶有輔控PLC的電控系統，輔控PLC系統由電源、CPU、通訊單元、高數計數單元、模擬量I/O單元、數字量I/O單元等硬件組成。

（二）各單元基本特點

1.電源單元：電源輸入電壓100-240V AC，為PLC提供總線電源及基本電源；

2.CPU單元：CPU單元為PLC的核心，包括有存儲器接口、編程接口等，是程序執行的載體。其上插入的存儲器模塊用鋰電池保持RAM內容；PLC可在其上設置為程序執行“STOP”或“RUN”方式。

三、控制原理

（一）定子控制回路

當井口或井底向機房發出開車信號后，此時如果主電源和控制電源均已接通；油泵電機已經運行；油溫、油壓正常；制動手柄、操縱手柄均處于零位，過卷復位、調閘轉換開關、檢修換相轉換開關、檢修換擋轉換開關處于正常位置，制動轉換開關處于腳踏位置，并為開動提升機（絞車）作好準備。在正常情況下，若將制動手柄緩緩前推松閘，當油壓達到開閘電壓時，同時向前或向后推動操縱手柄，主接觸器隨即閉合，主電機定子接通電源，于是提升機（絞車）開始正向或反向轉動，從而將載荷提升或下放。

（二）轉子控制回路

定子回路接通電源后，此時操縱手柄仍處于給電狀態，主電動機轉子回路的附加電阻全部加入，電機轉軸輸出力矩僅為額定力矩的30-40%。此力矩可以消除傳動系統的齒輪間隙和平穩地拉緊鋼繩以減少沖擊，也可以輕載啟動提升機（絞車）。此時提升機（絞車）穩定在預備級上運行，此時提升機（絞車）在輕載時將產生0.3-0.5米/秒的爬行速度以便檢查井筒和鋼絲繩，以及滿足在斜井提升中礦車在甩車道上爬行。

將操縱手柄逐檔向前或向后推動，PLC將根據啟動電流及檔位延時分別閉合1JC-5JC（或8JC），將電機轉子電阻分段切除，從而實現預備級向加速級的轉變，電機逐漸加速。

當手柄推至最前端或最后端時，勻速接觸器（最后一級加速接觸器）動作，全部附加電阻被切除，提升機（絞車）加速完畢而進入等速階段運行。

電機轉子的切除是以電流函數為主，時間函數為輔的原則進行切換控制。電動機外接電阻級數是由所控電動機功率及轉子參數所決定。一般采用5級或8級啟動電阻。

提升機（絞車）既可以由低速調至高速，也可以由高速調至低速運行，這時只要將操縱手柄推出或拉回至任意一檔位置，提升機（絞車）就可以穩定在該位置相應的速度上運行。

（三）減速控制

提升機（絞車）運行至減速點（可通過PLC設定）時，PLC給出減速信號，JSJ動作，減速鈴聲響和減速指示燈亮，引起絞車司機注意，同時絞車自動減速至最后兩三個檔位；絞車司機接到減速信號之后，應根據運行經驗，將操縱手柄逐檔收回，使提升機（絞車）逐漸減速，使電機降速至爬行速度，等提升機（絞車）運行至終點位置時，制動手柄和操縱手柄應迅速拉回零位。在提升機（絞車）快運行至終點，可輔以施可調機械閘來降速，一直運行到終點位置。

（四）限速保護回路

當提升機（絞車）進入減速運行階段，PLC一方面自動減擋，另一方面根據速度給定曲線進行限速，減速階段超10%PLC進行安全制動。

（五）過速保護回路

1.當提升機（絞車）進入等速運行階段，測速發電機檢測出的電壓信號，一方面通過變送器送入PLC進行處理，超額定速度的15%PLC進行安全制動；另一方面通過整定過速繼電器GSJ給出過速保護信號，GSJ的信號一個進入硬件安全回路進行安全制動，另一個信號進入PLC進入軟件安全回路進行安全制動。

2.當提升機（絞車）進入等速運行階段，在減速箱或低速軸旁裝有旋轉編碼器，用來檢測出繩速度，通過PLC進行處理，超額定速度的15%PLC進行安全制動。

參考文獻：

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[2]秦荷珍,劉杰.礦井提升機PLC電控系統技術改造淺析.科學之友,2008

[3]廖京盛,陳重霖,李楨.PLC在自動貨物提升機中的設計與應用.微計算機信息,2004

[4]秦緒平.礦井提升機PLC控制系統可靠性設計.煤礦機電,2006

篇7

關鍵詞：PLC 礦井提升 研究

中圖分類號：TD53 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）10（c）-0022-01

礦井提升機作為礦井運輸系統的主要形式之一，作為井上與井下的唯一輸送通道，承擔著人員、設備、物料、矸石和煤炭等的運輸任務。礦井提升機的控制系統基本要求主要體現在：要求平滑調速且精度高、滿足四象限運行、具有行程和速度監控功能、具備完善的故障監視裝置、設置可靠地制動裝置等幾個方面。傳統的礦井提升機調速控制方式為有級調速、調速精度低、能耗大、范圍小、安全性差、維護量大且造成電能的大量浪費。PLC作為一種新型的的自動控制裝置，將PLC技術應用于現代礦井提升機控制系統中，將提升控制、通信聯網、故障診斷、監視報警等功能復合到一個綜合控制系統中，可以有效解決以上問題。

1 礦井提升機控制系統的發展與現狀

直流傳動即對直流電動機的速度控制。直流電動機具有良好的調速特性、較寬的調速范圍和易于實現四象限運行等特點，非常適合在頻繁正反轉和需要調速的礦井提升機中應用。如瑞典、德國等國家大多采用直流提升機。

交流傳動即對交流電動機的速度進行控制。20世紀70年代西門子公司發明矢量控制的交―直―交變頻原理后，標志著交流電機來代替直流電機實現調速的技術時代已經到來。在交流變頻裝置中，大都采用微機控制，由于微機功能強、速度快、易于實現監視，具有現場診斷功能。如ABB公司、AEG公司和西門子公司等利用微機實現的變頻控制，都獲得了成功。

我國在20世紀50、60年代，控制系統一般采用交流傳動方式，這種控制方式技術簡單、投資少、運行維護容易，但調速性能差、提升能力差。70年代后期，我國煤炭系統從瑞典、德國、法國等國家引進了多臺晶閘管變流器供電的直流提升機。隨著電力電子技術的發展，特別是PLC技術、變頻器技術和計算機控制的出現，使得高性能交流提升機調速系統應運而生，而且交流提升機控制系統已成為當前礦井提升機控制的主要發展方向。

2 PLC技術在礦井提升機電控系統中的研究

該控制系統以兩臺FX3U系列PLC和一臺變頻器為控制核心，兩臺PLC一主一從，以通訊的方式交換數據，實現整個系統的控制和相關保護，變頻器安裝在變頻柜中，實現對主電動機的變頻調速和低頻制動，系統配置制動單元和制動電阻，實現變頻器四象限運行。系統采用編碼器定位和激光定位系統相結合的方式，用于測定系統的深度和與深度相關的控制功能。系統框圖如圖1所示。

（1）工作原理。

系統主電機采用三相異步電動機變頻調速方式，用變頻器改變定子電源頻率實現電動機的啟動和調速。系統的制動部分采用液壓站來實現，通過改變比例電磁閥的供電電流，來調節系統油壓的大小，進而控制盤型制動器的開合程度。制動系統具有二級制動功能，保證在井筒中間提升機出現故障時采用二級制動的方式停車;在提升機到達井口附近出現故障時，為了保證事故不會繼續擴大，安全回路的任何故障，制動系統都會取消二級制動，實現緊急制動。

（2）系統設計。

提升機控制系統由電動機PLC控制回路、手動可調閘回路、液壓站控制回路、信號指示回路、故障開車回路和安全保護回路等環節組成，系統為手動、半自動和自動操作。

①操作控制系統主要完成邏輯與模擬操作控制任務。采用一臺PLC，其主要功能是執行操作程序。來自系統各部分的邏輯信號直接引入到PLC的輸入端，模擬信號經A/D轉換后引入到PLC的輸入端，通過軟件分析處理后，PLC通過輸出端將控制信號傳輸到相應的執行機構實現控制。

②行程監控部分由編碼器檢測系統和激光檢測系統構成，系統將提升速度和行程位置轉換成脈沖信號送入PLC，經PLC中的軟件計算處理后給出提升容器在井筒中的速度和實際位置，送到操作臺監視器顯示。

③安全保護系統有硬件安全回路和軟件安全回路，兩者之間相互冗余與閉鎖，一條斷開時，另外一條同時斷開。硬件安全回路通過硬件電路實現，當出現硬件故障時，無論PLC是否工作，其安全回路馬上斷開實現保護。軟件安全回路在PLC軟件中設計，與硬件安全回路相同并同時動作實現對系統的保護。

（3）現代故障診斷技術。

現代故障診斷技術以礦井提升機為研究對象，實現對提升機的運行狀態進行在線監測，判斷提升機是否出現運行質量下降或存在故障隱患。提醒工作人員進行預測性設備維護、維修，將故障排除在萌芽狀態，避免人員傷亡和巨大經濟損失，為礦井生產提供安全保障。

3 結論

綜上所述，基于PLC的現代礦井提升機控制系統克服了傳統控制系統系統的缺點和不足，將PLC技術、變頻器技術及故障診斷技術與現有電控系統相結合，滿足提升機智能化控制的要求。

參考文獻

[1] 蔣衛良.高可靠性帶式輸送、提升及控制[M].徐州：中國礦業大學出版社，2007.

篇8

[關鍵詞]礦井提升機；制動系統；閘盤；燒盤

中圖分類號：TG577 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）08-0263-02

在煤礦生產系統中，礦井提升系統是保證礦井正常運作的重要組成部分。而礦井提升系統中制動系統的安全可靠工作又是保證礦井提升機完成提升、下放工作任務的前提。

礦井提升系統主要由礦井提升機、電動機、電氣控制系統、安全保護裝置、提升信號系統、提升容器、提升鋼絲繩、井架、天輪、井筒裝備及裝、卸載附屬設備等組成。目前，我國國產單繩纏繞式提升機有JT和JK兩個系列：JT系列提升機滾筒直徑為800～1600mm，又稱為小絞車，主要用于井下運輸工作。JK系列提升機滾筒直徑為2000～5000mm，又稱為大絞車，主要用于地面井口提升工作。其任務是傳遞動力、完成提升和下放任務。礦井提升機是礦井進行提升工作的主要設備，其主要由工作機構；制動系統；機械傳動系統；系統；觀測和操縱系統；拖動、控制和安全保護系統組成。

礦井提升機的制動系統是礦井安全提升運輸的最重要環節。它由制動器（執行機構）和傳動機構組成。按制動器的結構分：塊閘和盤閘。塊閘分角移式和平移式。按照傳動機構中傳動力的不同，制動系統分為液壓式、氣動式和彈簧式。目前，大中型礦井的提升機基本都采用盤閘制動器。

它的作用有：

（1）在提升終了或停機時，閘住提升機的滾筒或摩擦輪，即正常停車。

（2）在減速階段及下放重物時，參與提升機的控制，即工作制動。

（3）當發生事故或緊急情況時，能迅速且合乎要求地自動閘住提升機，保護提示系統，即安全制動。

（4）雙滾筒提升機在更換提升水平或更換鋼絲繩和調繩時，閘住游動滾筒，松開固定滾筒。

它的制動力大小主要與以下幾個因素有關：

1、 盤閘內彈簧的軟硬程度。當彈簧過硬時，會使松閘油壓力過大，造成液壓系統負荷較重，當彈簧過軟時，原因有兩個：一是彈簧材料不佳或使用時間過長產生疲勞；二是選擇的彈簧較軟即彈簧的壓緊力過小，二者都會使閘瓦對閘盤的正壓力過小，導致實際制動力矩達不到設計制動力矩，并且系統在松閘時，液壓站需要較小的系統壓力就可以將閘打開，例如：正常使用時，制動壓力為6MPa，盤閘才能完全打開，當彈簧較軟時，可能只需要5MPa壓力，盤閘就能打開。這樣會使提升機在需要制動時出現閘不住的現象，從而造成閘瓦在閘盤表面過長時間滑過，而使閘瓦、閘盤表面之間產生摩擦、磨損并發熱。

2、制動器閘瓦和閘盤接觸面積。按照《煤礦安全規程》規定：閘瓦和閘盤的接觸面積應不小于60%。閘瓦和閘盤的接觸面積越小時，相同制動力時制動效果就越差，同時，也會使局部接觸處由于摩擦力大而造成磨損嚴重、溫度急劇升高。

3、制動閘盤和閘瓦接觸面的清潔情況。 當閘盤上油污過多，閘瓦和閘盤摩擦力就會減小，造成制動不到位。根據提升機維護檢修制度要求：提升機操作工應在停機狀態下檢查閘盤、閘瓦表面，如有油污應擦拭干凈。

4、閘間隙值大小。《煤礦安全規程》規定的閘間隙應不大于2mm，而在實際生產當中一般調整為1.0～1.5mm。當閘間隙過大時，閘瓦抱住閘盤的空行程時間加長（失去油壓后，閘瓦貼向閘盤的過程所需要的時間），導致制動不及時，同時可能會造成制動有效段壓力減小。閘間隙過小又會使提升機在正常運行時處于制動臨界狀態，使得閘瓦、閘盤之間增加不必要的磨損，從而減少制動閘盤、閘瓦的使用壽命。

5、 閘盤偏擺過大對制動力的影響。當閘盤偏擺過大時，在制動時，會產生閘瓦對閘盤的制動力忽大忽小，甚至有時會接觸不到閘盤，使制動不到位，不能安全、可靠、及時地實施制動。閘盤偏擺過大的原因主要有以下幾點：

（1）選材問題 制動閘制造質量差，材料容易變形；

（2）安裝問題 提升機和制動盤安裝不合要求，造成制動盤面傾斜；

（3）間隙問題 各閘瓦與制動盤間隙長時間差異過大，造成制動盤軸向受力；

（4）檢修問題 各制動器彈簧的疲勞程度不同，造成制動盤軸向受力；

（5）使用問題 使用不當，導致制動盤受熱變形。

綜上所述，本人認為應從以下幾點來考慮控制閘盤溫升，避免溫度過高而導致燒盤事故發生。

1、 根據礦井提升要求，選擇合理的制動閘蝶形彈簧的剛度參數。剛度大，制動力大；剛度小，制動力就小。合理的剛度參數可以保證合理的制動力，而不會導致溫升過高。

2、安裝制動系統時，正確貼磨閘瓦保證閘瓦閘盤之間的接觸面積。貼磨各閘瓦，使接觸面積應達到閘瓦全面積的60%以上，其貼磨方法如下：

a）貼磨前，先保證制動盤干凈；

b）預測貼閘皮時油壓值；

c）預測各閘瓦（制動塊）厚度；為保證閘瓦接觸面積以減少貼磨時間，并保證閘瓦與制動油缸中心線安裝后垂直，可先將閘瓦取下，以閘瓦與滑套貼合面為基準刨削閘瓦，直到刨平，再裝配到制動器上。

d）起動主電機進行貼磨閘瓦運轉（不得掛鋼絲繩和提升容器），貼磨正壓力一般不宜過大，貼磨閘瓦應在低速下進行。貼磨時應隨時注意制動盤溫度不得超過80℃（用點溫計測量），以免損傷制動盤表面粗糙度。超溫時應停止貼磨，待冷卻后再運轉。依次斷續運轉，直到閘瓦接觸面積達到要求為止。

3、對提升機及制動系統進行檢查維護制度，保持制動閘盤和閘瓦接觸面的清潔。

4、正確調整閘瓦與閘盤的間隙。閘間隙的調整過程中應注意：

a）根據《規程》對閘瓦間隙的要求，將間隙調至1.0～1.5mm。

b）在調試制動器過程中，若盤形閘的活塞、滑套、碟形彈簧組不靈活，有卡阻現象時必須進行處理，使其靈活可靠。此后若松閘時間超過0.3秒時，可將盤式制動器的放氣旋塞打開，進行放氣即可縮短松閘時間。

c）在調整閘瓦與閘盤間隙的過程中，間隙大小確定后，應反復升降液壓站的油壓（即松閘、緊閘），反復檢查閘瓦間隙大小，使閘瓦間隙符合要求（1～1.5mm）。

d）成對閘瓦與制動盤的間隙，應在制動盤不同的圓周部位上（等分四點以上）所測得的閘瓦間隙的平均值的差值不得超過0.2毫米，調整螺栓或調整螺栓擰緊程度應盡量一致，否則將影響制動力。

5、《煤礦機電設備完好標準》規定：采用盤形制動器的提升機制動盤的端面圓跳動不超過1mm。而在提升機的運輸、安裝和使用過程中由于操作不當，極易造成制動盤的端面圓跳動超過了1mm。可用以下方法進行修正：

（1）車削法：用車床固定提升機閘盤，保證車刀對準絞車軸心線；將兩半閘盤接口處用銼刀銼削坡口；用百分表量測閘盤偏擺數據，繪出曲線圖，確定車削量。將兩罐空載，將大罐放至井底；提升機緩慢動車，大罐上提，速度控制在0.5m/s以內，由專業車工找正車刀架，對好車刀；先車削閘盤外側，將閘盤最外緣制動閘盤不接觸處先車削1mm，以便車削閘盤工作部分時退刀；根據車削需要，絞車速度控制在1m/s以內，由制動盤偏擺最大處微量車削，車削掉閘盤偏擺曲線峰尖和谷底；車削時，每次進刀量控制在0.1mm，單邊總車削量不超過1mm；大罐每提升到位為一個車削循環，在大罐到位前退出車刀，再將大罐下放到-550水平后進行第二循環車削；邊車削邊用百分表量測閘盤偏擺，符合要求后停止車削；車削后表面粗糙度達不到1.6um時，在車刀架上固定粒度為46#的砂輪進行磨削，保證表面粗糙度符合要求；閘盤外側車削好后，將車刀架移至閘盤內側，用同樣方法車削內側；重新調整閘瓦間隙，動車試運轉，各部分正常后恢復正常提升。（2）加墊法：對制動盤加銅皮進行調整。將制動盤均分為8等分，用信號筆標清測點。提升機慢速運行，用百分表連續進行測量5次，讀出每個測點的讀數，求取平均值；提前將施工用的墊片及工器具準備好；配好每個螺栓處需加墊片，標示清楚；在需要拆除的螺栓上涂油或噴螺栓松動劑；將提升鋼絲繩拉至斜巷上口，保持空勾頭；打開盤形制動器，調整前端三組盤形制動器閘瓦間隙至最大；制動壓力降為零，關閉前端制動器油管上截止閥；拆除兩半制動盤限位平鍵，動車將一半制動盤轉至前端，松開螺栓，留出10mm間隙；用銅錘敲打制動盤，撬棍插入制動盤與滾筒之間縫隙中，讓制動盤與滾筒間閃出5mm縫隙；將配制好的墊片按標示插入制動盤和滾筒間；緊固制動盤螺栓，用力矩扳手找正螺栓的扭矩大于500N?m；動車將另一半制動盤轉至前端，用同樣方法調整另一半制動盤；重新用百分表測量制動盤偏擺數值，小于1mm為合格，否則重新調整。

加墊法適合調整閘盤變形量不大的制動盤，車削法適合調整閘盤變形量較大的場合。

目前利用電子技術對閘間隙、閘盤偏擺、彈簧疲勞程度都進行了較為可靠的實時檢測。當檢測到閘間隙過大時，可以通過調整閘盤來減小閘間隙；彈簧疲勞后，應及時更換彈簧。而如果閘盤偏擺過大時，需要在現場二次修正閘盤，一方面需要停產維修，另一方面目前國內能夠維修閘盤的技術人員很少。因此防微杜漸是最好的辦法。

當前的提升機電控系統都是PLC控制的現代化系統，制動閘只是在停車和緊急制動時起作用，一般制動盤并不會發熱，所以目前司機和維修人員常忽視對制動盤溫度觀察。

但是根據一些礦井發生過的燒壞制動盤的故障事故進行事后分析可以看到：

1、閘間隙調節過小；

2、松閘電信號減小而使松閘油壓減小；

3、液壓站油箱漏油造成松閘油壓不足；

4、某組閘盤管路漏油。

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關鍵字：礦井提升機；故障診斷；系統維護

煤礦生產中應用的機械設備的質量將直接影響著煤礦工作人員的安全，影響著煤礦企業的經濟效益，尤其是提升機。提升機對使用過程和維護方法有著很高的要求，合理的使用和維護，可以保證提升機按照要求準確、快速的抵達位置，提高礦井系統運行的高效長久。如今煤礦行業的快速發展，對大功率、高負載、快速提升系統的需求越來越多，對懸停功能、安全制動距離、爬行中穩定、低速的要求也越來越高，因此，正確使用提升機電氣控制系統，準確判斷提升機的機械故障，以及采取合理的維護措施亟不可待。

1 礦井提升機的概況

礦井提升機，是煤礦生產過程中不可缺少的機械設備之一。提升機的使用與維護將對礦井工作人員、礦井生產的安全性造成直接影響，對礦井的經濟效益和生產效率造成直接的影響。通常情況下，機械設備完成煤礦采集工作，并將煤裝入特定的煤車之后，利用提升機將采集好的煤通過煤車拖到礦井地面上，其中裝煤的煤車與火車相似，也是分車廂，只是煤車廂相對于火車的車廂而言，體積小，高度低。礦井口處有一個絞車提升機，電機通過減速器帶動卷筒，使其轉動，并用鋼絲繩將其纏繞數圈，在把煤車車廂分別掛在卷軸兩側，電機通電、運轉，這樣就可以通過斜井將裝滿煤的車廂拖上來，同時通過斜井把另外一個空的煤車車廂放入礦井中，空的煤車車廂放入礦井中，不會出現空行程，不僅提升煤礦的提升效率，而且可以平衡負載。上述工作內容需要提升機不斷的正向轉動和反向轉動，而且提升機轉速的變化一定要規律，可以利用轉子串電阻進行調速。

2 提升機常見故障以及維護

2.1 提升機控制系統故障

礦井提升機電氣控制系統常見故障如表1所示。根據故障程度，可以劃分為輕故障、一般故障、重故障，其中，輕故障，當提升機電氣控制系統發生輕故障時，完成提升任務之后，開車故障不能再次發生，提升機繼續完成本次提升工作，但是完成本次任務之后，關閉提升機開車信號，直至故障被解除；一般故障，當提升機電氣控制系統發生一般故障時，降低電氣系統運行速度，之后抱閘發生停車故障，提升機不可以繼續工作，直至故障解除；當提升機電氣控制系統發生重故障時，應該及時切斷安全回路，制動閘實施安全制動，其中可以實施的安全制動可以為恒減速安全制動、一級安全制動或者是二級安全制動等，之后不可以讓提升機再次進入到工作狀態，直至故障被解除。

2.2 常見故障診斷

礦井提升機電氣控制系統發生故障的原因可能是與提升機相連的機械設備不同心或者是震蕩過大，此外，直流調速裝置或者是變頻器使用的測速機或者是編碼器出現故障也可能引起提升機故障的產生，故障的具體表現為，提升機電氣控制系統的電流、速度時快時慢，電流波動大，提升機出現異常的聲響，嚴重的甚至會引起電機和控制系統的不正常的震動。故障解決的方案如下：正確將提升機與測速機或者是編碼器連接在一起，選擇恰當的同心度，避免提升機電氣系統劇烈的震動，如果故障比較嚴重，可以選擇更換測速機或者是編碼器，如果故障解除，則證明是測速機或者是編碼器出現問題。

對于直流調速系統而言，可以通過示波器對波頭的有無進行判斷，檢查調速裝置器件的觸發回路，當多繩摩擦式提升機等速運行時在行程中某幾個固定位置有電流的波動，或者是速度有一個輕微的跟隨調整波動，則表明提升機電氣控制直流調速系統出現故障。該故障的產生大多是因為負荷變化引起電流發生變化造成的，具體故障原因可能是繩槽深度不一致，鋼絲繩負荷不平衡，也有可能是某一個固定的位置罐道比較卡，負載變大，對此，要仔細檢查位置罐道，重新更換車繩槽，同時用精確度高的儀器進行相關的檢驗。

2.3 重故障的保護措施

重故障相關保護保護措施包括綜合過卷保護、井筒開關故障保護，其中綜合過卷保護指的是，設備正常運行時，提升容器到達停車位置后，礦井提升機會自動抱閘停止運行，當出現沒有停車提升機繼續運行現象時，進行過卷保護，避免事故的發生，之后斷開安全回路，提升機安全制動完成。

3 提升機的維護方法

由于礦機設備的局限性，礦機提升機不得不長時間運行，因此，盡量避免頻繁的對相關設備進行啟停操作。礦井系統中有比較多的繼電器，其中一部分繼電器用于系統控制，另外一部分繼電器起到隔離的作用。根據相關數據表示，礦井提升機每天可運行高達四百次，運行次數越高，對繼電器的質量要求也就越高，避免繼電器出現吸合不牢，或者是觸電接觸不良等情況。

設備運行溫度越高，故障發生率也就越高，因此，應該定期對散熱設備進行檢測，確保能正常的排熱，散熱風機是主要的散熱裝置。避免散熱裝置的進風口或者是出風口被堵塞，影響礦井設備的散熱情況，進而削弱礦井生產主要設備的準確性和使用壽命。定期檢測設備端子接線處的緊固程度，避免接線端出現松動或者是脫落引起線路接觸不良情況。當設備使用環境充斥著漏電或者是腐蝕性粉塵時，應該定期對設備內部進行除塵操作，與此同時，做好設備的防護措施。對于動作頻繁的接觸器等元件而言，周期性的檢查觸電接觸情況，避免由于觸電氧化引起的虛接故障。每當程序發生變動時，應注意備份PLC程序和監控程序。定期對測速機和編碼器安裝情況進行檢測，保證安裝緊固。為了使礦井提升機電氣控制系統得到安全可靠的運行，應該定期對其進行相關檢測，及時發現故障，并采取補救措施。

參考文獻：

[1]李玉林.新型礦井提升機控制系統的設計[J].煤礦機械PKU，2009， 30（3）.

篇10

關鍵詞：超聲波傳感器；礦井提升機；減速段

在煤礦企業進行煤礦的采挖生產過程中，礦井提升機是其中的重要設備，提升機運行時的穩定可靠性與安全性，直接關系到煤礦企業的采礦生產以及經濟收益。現在很多礦井的提升機處在爬行段與減速段時對于速度的控制能力比較差，經常會發生在減速段提升機控制不穩定和停靠位置不夠精準等現象，大大增加了提升系統的機械沖擊力，使得系統的運行壽命減少，從而很大程度上使得系統的可靠性、穩定性與安全性降低了。

一、現有礦井提升系統的弊端

目前大多數實現礦井提升機減速段速度的方案為通過動桿連接深度指示器和提升機的主軸，通過安裝有凸輪板的減速圓盤然后一起轉動。當提升機到達減速段時，凸輪板就會壓動自整角機，然后按照凸輪板的曲線進行轉動，最終將自整角機的輸出電壓送給電氣控制裝置系統。該系統方案有下面幾個缺點。（1）該種系統的提升機的減速主要是依靠凸輪板的外形進行控制，然而這樣的凸輪板的外形都不規則，這就使得在對其的制作加工過程中工藝復雜，不容易加工。（2） 很明顯，凸輪板與自整角機要進行物理接觸，則就使得在使用過程中容易受到外界各種因素的干擾，從而影響輸出電平的穩定性，從而導致在減速段的運行穩定性，造成對提升裝置的物理沖擊，增加了額外負荷。（3）由于自整角機的額定工作電壓為110伏，因而需要單獨的電源為其進行供電，這在某種程度上增加了器件與發生故障的因素，而且其輸出的電壓范圍為交流0～50伏，需要通過將此交流電壓變為直流信號才能提供給PLC控制芯片，另外其輸出的電壓的精度度不高。

二、利用超聲波傳感器的提升系統的設計方案

針對上述的這些缺點，現采用非接觸式測量的超聲波測距傳感器，其額定電壓小，不易受到外界因素的干擾，而且能夠輸出4～20mA的標準直流信號給PLC芯片，從而在提升機的減速段能夠保證提升機的運行穩定與控制精度，有效保證了礦井的生產安全。

（一）利用超聲波進行測距的基本原理。主要是在測量距離上利用超聲波的反射原理。其反射原理如下： 由換能晶片產生并發射超聲波出去后，波在傳播的途中由于目標的阻擋作用進而產生反射波，然后反射波發射到換能晶片上，通過內部傳感器等對超聲波的發射時刻與到達時刻的時間進行插值計算，就非常容易的得兩點之間的距離D：

D=c*（t/2）

其總，c代表空氣中的超聲波的速度；t則表示超聲波在收發兩點之間的時間差。

（二）減速段的提升機系統方案設計。本系統采用超聲波發射原理測量距離方法，現利用可編程邏輯控制單元、超聲波傳感器以及變頻器對減速段的提升機進行速度控制系統的相關設計，其系統原理概況框圖如下所示：

如上圖所示，礦井的提升機在到達停車位置的過程中，超聲波測距傳感其會為PLC的模數轉換模塊實時提供測量電流信號，PLC芯片將信號提取后經過減速曲線算法計算出減速段的提升機應當具有的速度信號，從而將此信號通過相關轉換送給變頻器，進而對電動機的速度進行控制。

（三）本系統中的硬件選型要求。（1）對超聲波測距傳感器的型號規格要求：選擇的超聲波測距傳感器的輸出電壓要與

PLC芯片所需的的供電電壓保持一致，并使得輸出的電流信號的強度為4～20mA，這樣對于傳感器獲得模擬量采集模塊和電源的反饋信號較為有利。根據如上要求，現選取S18U1A超聲波測距傳感器。（2）對PLC及其擴展模塊的選型要求：根據實際需要，現選取西門子公司的S7-300系列的芯片，具有標準的

CPU314，內置一個RS485接口；擴展輸入輸出口選擇SM323，擴展模數轉換模塊需選SM331；擴展模數轉換器選用SM332。

三、提升機減速段的減速曲線算法分析

把超聲波測距傳感器使用為測量模塊，那么系統中用到的凸輪板就完全可以直接加工成三角形狀，并把此凸輪板固定在深度指示器的減速圓盤上，并把超聲波傳感器的檢測面設定為凸輪板的斜邊，再將傳感器安裝固定在凸輪斜邊右邊的支架上。如圖2所示：

為了滿足《煤礦安全規程》中的相關規定要求，以及能夠在井口處能夠安全穩步停車，現對該系統中的減速曲線算法進行分析。假設提升機減速度為a，提升機的額定速度為v0，減速距離為s0，則有如下公式：

當提升機的額定速度一定的情況下，在滿足上述不等式以及到達預定位置時的速度不超過2m/s的條件下，可對減速度a與減速距離s0進行修正。那么有滿足如下函數式：

該控制系統的控制模塊所需的數字量、速度以及位移之間有下面的關系：SM331的分辨率為12位，其相應數字量為0到4096；而超聲波測距傳感器S18UIA的輸出的直流電流則為4至20mA，能夠檢測到的動態距離范圍為30到300mm。通過上面的數據就能夠把數字量與模擬量之間的關系表達出來為：

m=4096/（20～4），那么傳感器所能檢測到的距離與模擬量的關系可表示成n=（300～30）/（20～4）。如果按照檢測距最大為300 mm來加工制造凸輪板，那么凸輪板的尺寸將會有非常大，這將會對深度指示器的結構產生較大影響，通過相應的測試試驗，超聲波檢傳感器所能測距的最佳動態范圍可為30 到210 mm之間。

現規定提升機的額定速度為2.5m/s，停車時的速度為0，減速度為0.2m/s，則可算出減速位移為15.6m；按照SM331移動后的數字量與上述公式，有如下公式

進而PLC算出d0=（2560/2.5）*v，將此數據量送至SM332，然后SM332輸出標準的電流控制信號控制變頻器，從而最終實現對電機的運行速度進行有效控制。

在提升機減速段的系統中采用超聲波測距傳感器作為距離采集的手段，以西門子公司的PLC控制芯片為控制核心，開發出一套能夠對提升機在減速段的速度進行有效、穩定的控制的單元系統，能夠克服傳統提升機控制系統在減速段的諸多缺陷，大大提高了提升機在減速段的性能。

參考文獻：