基于全数字直流调速技术的矿井提升机研究

童立领

摘 要：传动装置是矿井提升机的主要控制装备，是矿井提升机的核心组成部分。目前，在我国煤矿工作中，大多数矿井提升机都存在电气传动方案不足的情况。主要分析了全数字直流调速技术在矿井提升机中的运用，以期为日后的相关工作提供参考和借鉴。

关键词：全数字；直流调速技术；矿井提升机；电气传动方案

中图分类号：TD63+3 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.13.129

电气传动系统是矿井提升机的核心部分，它经历了从恒速向调速的转变，由原来的单机独立控制变成了多系统协调控制。在煤矿的工作中，矿井提升机主要负责工作人员、矿石和煤炭的升降，其质量和性能是煤矿工作人员生命安全的重要保障，对煤炭和矿石的生产质量有着最直接的关系。一旦矿井提升机在工作中出现了设备故障等问题，都将会影响整个煤矿工作的运行，进而威胁到工作人员的生命安全，会给煤矿企业造成巨大的经济损失。

1 矿井提升机的速度控制

在矿井提升机工作的过程中，要保证其具有较高的安全性、可靠性和工作效率。在传统矿井提升机运行的过程中，其速度增减、突然启动或者停止工作，都会导致其速度曲线发生较大幅度的改变，产生巨大的电流冲击。在工作过程中，如果发生巨大的电流冲击，就很容易引发设备故障，缩短设备的使用周期，提高购买设备和维修设备的成本。由于受到了巨大的电流冲击，设备很容易发生故障，造成一定的安全隐患，进而影响煤矿的工作效率，损害煤矿工作的经济效益。目前，国内大部分矿井提升机动力系统都存在静态误差，当提升机到达进口时，由于重物的卸载，质量减轻、速度变快，很容易增加不安全因素，进而影响工作效率。根据相关经验可知，“S”形曲线是矿井提升机运行最理想的速度曲线，这样能够有效地提高矿井提升机的舒适性，减少设备发生故障的概率，有效地控制电流，以确保工作能够正常运行，保证工作人员的生命安全。

2 全数字直流调速技术系统方案

2.1 主回路方案的选择

目前，我国矿井提升机电气传动方案主要有以下几种：当矿井提升机的电容量在300 kW以下时，通常采用交流调速系统；当矿井提升机的电容量在300 kW以上，并且低于2 000 kW时，一般采用电动机—晶闸管直流调速系统；当矿井提升机的电容量在2 000 kW以上时，直接采用交—交变频交流调速系统。交流调速装置的配置比直流装置的配置价格要贵几百万甚至几千万以上，如果不能有效利用交流部分的大部分电流，就很容易造成电流的流失，浪费电力资源。交流调速系统通常比直流调速系统更复杂，对电网的污染比较大，存在较大的谐波和频波。DCS800可自动优化升级电流、磁场和可针对性速度，利用电机电压调节器可以调控突然转变的电网电压，同时，利用现场总线的特点来降低生产成本，能够充分利用电流，有利于资源的节约，具有良好的动、静态控制性能和调速性能，能够根据机械生产的要求合理地调整矿井提升机的速度。

2.2 控制系统的主要环节

2.2.1 应用控制器

应用控制器主要是用来处理提升机中的特殊功能，它以总线的一个节点为工作中心点，与其他控制器密切联系，经过速度给定信号，应用控制器会处理、接收电机信号，并通过传动器模块将信号传送给数字传动控制器，再经过传动器模块将控制器的作用状态反馈给应用控制器，最后通过总线的一个节点传送到其他控制器中去。DCS800的控制器具有启动向导的特点，能够快速调速，提前设置主要数据，进而缩短了调试时间，大大提高了工作效率。

2.2.2 数字传动控制器

数字传动控制器主要包括速度给定环节、速度测量环节、调节速度和电流、控制励磁单元、保护设备运行过程中的变流器和电机、排查和追踪设备运行过程中会出现的故障等多项工作。DCS800传动可以满足所有用户的需求，为传统的运行升级提供双电机操作、反向磁场和同步控制等多方面的支持。当速度信号到达速度应用控制器后，速度给定环节会定量处理速度信号，再经由速度调节器有效地调节提升机的速度，使提升机的速度在提速和减速的过程中能够平稳过渡，降低工作人员的不适感。调节电流能够有效避免提升机在工作过程中遭受巨大的电流冲击，提升机能够智能调节其自身负荷的重力，以保证速度的稳定，提高设备的工作性能，减少设备的检修和维护成本。DCS800的控制盘具有多种语言功能和帮助功能，能够及时检测设备发生的故障，监测设备的供电情况，并以报警和故障两种形式实现信息预警，自动限时转行装置的运行，当出现故障时，直接跳闸停止设备的工作。

2.2.3 提升直流传动的控制过程

提升直流传动的控制过程主要包括对加速过程、等速运行过程和减速过程的控制。在电机的加速过程中，要确保给定电流量要达到加速所需要的数值，速度调节器要处于饱和状态，以此来推动电机加速启动。直流调速系统会使电机的性能变硬，促使电机在加速过后回落到稳定的工作状态，以此降低设备的故障率，保证安全工作和环保生产。当接收到减速信号时，速度调节器要保持饱和状态，其他的速度控制器要与加速状态时的工作原理背向工作，使电流稳定在负载电流，并且快速降为0，制动系统停止工作。

3 结束语

将全数字直流调速技术运用到矿井提升机中，能够有效改善矿井提升机的内部配置，有效且精准地调节速度，降低电流的冲击力，及时处理设备故障的报警，解决相关故障，能够大大减少设备故障造成的安全隐患，降低工作人员的不适感，提高设备的工作性能，减少设备的维修成本，提高煤矿工作的安全性和可靠性。

参考文献

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[3]冯建民.矿井提升机电控系统的设计[J].西安交通大学，2013，45（23）：22-32.

〔编辑：白洁〕