矿井提升绞车中PLC变频技术的应用和维护.pdf

2 0 1 4年第 6期 总第 1 0 5期 缸 源 ． 暑 ； 钍 E N E R G Y A N D E N E R G Y C 0 N S E R V A T I O N 2 0 1 4年 6月 矿井提升绞车中 P L C变频技术的应用和维护 樊孝师 ’ ，樊泽阳 1 ．山西吕梁中阳西合煤业，山西 吕梁 0 4 3 3 0 0 ；2 ．山西中煤华晋能源有限责任公司，山西 河津 0 4 3 3 0 0 摘要 绞车被广泛应用于煤矿生产中，在煤矿安全生产中发挥着重要作用，改进和完善矿井提升绞车的调速至关重 要 。论述 了矿 井提升绞车 中 P L C变频技术的应 用，探 究 了P L C变频技术的维护。 关键词 P L C变频技术 ；应 用；矿 井；提升 绞车；维护 中图分类号 T D 4 4 4 文献标识码 A 文章编号 2 0 9 5 0 8 0 2 一 2 O l 4 0 6 0 1 5 9 0 2 App l i c a t i o n a nd M a i n t e na nc e o f PLC Co nv e r t e r Te c hn i q ue i n Ho i s t i ng W i n c h o f M i ne F AN Xi a o s h i ’ ．F AN Z e y a n g 1 ． L v l i a n g Z h o n g y a n g X i h e C o a l I n d u s t r y o f S h a n x i P r o v i n c e ， L v l i a n g 0 4 3 3 0 0 ， S h a n x i ， C h in a ； 2 ． Hu a j i n E n e r g y C o ． ， L t d ． o f Ch i n a Co a l i n S h a n x i P r o v i n c e ， H e j i n 0 4 3 3 0 0 ， S h a n x i ， C h i n a Ab s t r a c t T h e w i n c h i s wi d e l y u s e d i n t h e p r o d u c t i o n o f c o a l mi n e ，a n d p l a y s a n i mp o r t a n t r o l e i n t h e s a f e t y i n p r o d u c t i o n o f c o a l mi n e ，S O i t i s v e r y i mp o r t a n t t o i mp r o v e a n d p e r f e c t t h e s p e e d r e g u l a t i o n o f h o i s t i n g wi n c h o f mi n e ． Di s c u s s e s t h e a p p l i c a t i o n o f P L C c o n v e rte r t e c h n i q u e i n h o i s t i n g wi n c h o f mi n e ， a n d s t u d i e s t h e ma i n t e n a n c e o f P LC c o n v e e r t e c h n i q u e ． Ke y wo r d s P L C c o n v e rte r t e c h n i q u e ； a p p l i c a t i o n；mi n e ； h o i s t i n g wi n c h；ma i n t e n a n c e 0 引言 P L C控制器具有非常高的稳定性和可靠性 。只要 能结合其技术要求实施安装及应用 ，就不容易 出现故 障 。通 常情 况下 ，都是 由外 部元器 件毁坏 导致 的故 障。实施一系列 的维护策略后 ，发生故 障通常不需要 观看原理图就能对故障位置实施准确定位fl1。在国家 倡导节约能源的大环境下 ，P L C变频技术在矿井提升 机中的应用具有重大的意义。 1 概述 绞车是一种通过卷筒缠绕钢丝绳或链条来牵引或 提升重物 的起重设备 ，由于具有重量轻 、体积小 、起 重量高 、移动方便等优点 ，被广泛应用于煤矿生产的 人员升降 、矸石运输 、设备转移及矿渣填充等作业 中，并因牵引力大、适用性强的特性，极大减轻了矿 井作业中工作人员的劳动强度。调查表明 ，目前 中国 煤矿绞车在实际使用中的问题主要集中在以下 2 个方 面a 费用过高、能耗过大是煤矿绞车运行的明显缺 陷。由于传统绞车常利用串联电阻进行调速操作，而 收稿日期2 0 1 4 0 4 2 4 第一作者简介樊孝师，1 9 6 5年生，男，山西忻州人，1 9 8 5 年毕 业于太原工业大学 现太原理工大学锻 压工艺及设备专业 ，工 程师。 串联电阻系统的耗电量高，其能耗成本接近设备运行 整体成本的 8 0 ％，但耗电量中有很大一部分都由于井 下轨道实际负载的变化而损失了；b 调速电阻的控制 需要技术人员在掌握其工作原理的基础上，根据经验 对各种运行情况进行判断 ，而 由于误判造成的钢丝绳 被拉断 、翻矸斗过卷或拉翻等问题均较为常见 ，加之 串联电阻电路的接点多，往往会造成与行程开关配合 困难的问题，导致不动作、误动作等问题的发生，造 成运输过程的安全生产得不到保障。此外 ，为确保设 备运行的安全性与稳定性 ，通常要求绞车维修养护人 员的数量多、技术高 ，这又使人力资源成本进一步提 高。鉴于此，传统意义上的串联电阻等电控手段不利 于矿山生产的经济和安全，也有悖于中国绿色煤矿的 发展观念 ，应当对这一实际情况进行改变 ，从而净化 环境 、节能增效及优化 系统 。首选 P L C 变频技术改 造提升绞车是必然 的趋势。 2 矿井提升绞车 中 P L C变频技术 的应用[21 当前，在煤矿生产中，矿井提升绞车的任务非常 繁重，像送人、运料和提煤等，它在生产系统中的地 位十分关键，而其用电量在生产用电中也比较多。因 为电机转速相对确定 ，在负荷比较轻的时候 ，负载难 以对电机拖动所产生 的能量加 以吸收 ，造成 电机处于 再生发电的情形，在电网反馈多余的电量，导致升降 1 5 9 2 0 1 4 年 第6 期 潦与 j } 圭 主 回路母线 电压 ，这就必然冲击整个 电网 ，进而降低 电网的功率因数和供电质量。而冲击高压的频繁性会 使电机遭受损坏，若对电机构成了损坏，那么就会使 得生产效率大大降低及维护量加大，这对提升绞车的 节能降耗是非常不利的，会使企业蒙受较大损失。此 外 ，在提升绞车工作环境 比较恶劣的情况下 ，而 电机 依 旧工频工作 ，这必然导致一系列必要 的损耗 ，这时 要根据实际现状，对电机转速进行适当调节，在提升 绞车中应用 P L C变频技术。 结合有关的电机理论 ，电机的转速公式是 n 6 O f ／ p 1 一 s ， 1 式 1 中，n 为电动机的实际转速，r ／ ra i n ；厂 为供电 电源频率，H z ；S 为转差率；P为电动机的极对数。 由此可见 ，电源频率 和电机转速大致是 成正相关 的， 改变 电源频率就能对 电机的转速进行平滑调节 ，进而 能使提升绞车的速度得 以改变。电动机运行频率 的确 定是结合 电动机 的电流进行 的，如此能结合负载的一 系列改变 ，对电机的输出功率进行有效调节 ，从而实 现提高电网功率 因数及节 能的效果。与此 同时，低速 软启动属于变频调速器的一大优势 ，能大范围且平滑 地调节转速 ，有效保护 电动机 ，能够对机械设施 和电 机进行有效保护，确保设施工作电压的安全性，具备 稳定可靠的优势 ，这是改造提升绞车的一种有效策略。 实施 P L C变频调速技术 ，在减速下降和提升时 ， 如 ，电动机的转速超出了同步的转速而进行发电，变 频器能 自动化地实施能耗制动。在提升绞车运行时，电 路中的接触器和开关始终是闭合的，变频器运行时，能 够频繁启动圆 。还可以改变变频器的输出频率，也就是 改变所谓的同步转速 ，进而使得下降速度发生改变。在 接收停机信号时，变频器会将直流电流提供给电机 ，且 能借助直流制动进行准确定位。投入应用变频器 ，具有 非常明显的效果 ，如 ，变频器及驱动 电机的节能效果 好、噪音低，有报警与保护功能 在过卷的情形下， 不 管对操作手柄如何移动，提升绞车的运行仅仅是反方向 上的 ，具备快速与完整性地诊断故障的功能 ，具备 良 好的动态和静态性能及优 良的低频启动 I生。 3 P L C变频技术的维护 3 ． 1 缩短处理故障时间【4 l 因为在运行时 ，P L C电控务必通过 电脑或编程器 查看其运行情况 ，采用其它手段难以看到其运行情 理提升机故障的时间，常通过 P L C输人输出点的指示 灯对故障进行查找。对所有点所表示的运行名称和情 况列 出，如反向提升 、正向提升 、投安全回路后及投 安全 回路前。 3 ． 2除尘 『 应用设施 时会吸附不少灰尘 ，若不能够及时清除 这些灰尘，就会出现一些原因不明或不固定的故障， 甚至是短路 的出现 ，因此需及时清除设施 的灰尘。除 尘要借助吸尘器进行 ，不能使用 O 或风机进行。因 为非密闭式继 电器被应用在大部分的 电控 继电器 中 ， 所以在除尘时 ，继 电器的触点上会被吹入灰尘 。由于 控制电控的电压 比较低 ，一些少的灰尘也会对其导 电 性产生影响，进而出现一系列故障，而借助吸尘器吸 走灰尘 ，故障就较难出现。 3 ． 3 人机 界 面嘲 在 电控系统应用工业显示屏 ，显示绞车的一系列 动态 和静态数据 ，如一 系列 开关 的情况 、力 图 、油 压 、速度等 ，能对系统实施远程故 障诊断与在线技术 支持，将故障情况及故障记忆设置在显示屏中，从而 方便对提升机故障的原因进行查找 。 4结语 在矿井提升绞车中应用 P L C变频技术的一系列效 果都体现了实施可行性改进与节能改造需要符合煤矿 生产实际及变频系统性 能 。结合实 际要 求灵活应用 P L C模块， 能全面提高中国煤矿生产技术。提升绞车变 频调速的电控系统的优势是维护工作量小、运行效率比 较高 、方便操作 、性能较好 ，同时 ，借助应用 P L C能 使得矿井提升机的控制性能和安全性能大大提高。 参考文献 [ 1 ] 范正翘． 电力传动与 自动控制系统[ M] ． 北京 北京航空航天 大学出版社 ， 2 0 0 3 ． [ 2 ] 王 占奎． 变频调速应用百例[ M] ． 北京 科 学技 术出版社 ， 2 0 0 0 ． [ 3 ] 史国生． 电气控制与可编程控 制器技 术『 M] ． 北京 化 学3 7_ 业 出版 社 ． 2 0 0 4 ． [ 4 ] 赵成旭， 崔建井． P L C在矿井提升机控制 系统中的应用[ J ] ． 山 东煤炭科技 ， 2 0 1 1 O 4 5 6 5 8 ． [ 5 ] 王文华． 矿井提升机控制系统设计[ J ] ． 电工技术， 2 0 1 1 0 8 3 O一 32． [ 6 ] 孙长江， 随顺科 ， 卜 丽． 基于 P L C的矿井提升机控制 系统 设计[ J ] 0 造业 自动化， 2 0 1 l 1 2 1 4 0 4 2 ． 况，且电脑或编程器不是每人都有的，所以为缩短处 { 责任编 辑 高志 风 ●●●●●●●● ●●●●●●●● ●●●●◇●●●●0●●●●◇ ●●●●●●●● ●● ●●●C ●● 上接 1 0 9页 学与管理 ， 2 0 0 6 I 1 8 2 1 ． [ 3 ] 刘冬梅 ， 杨永壮． 浅谈大气污染现状及防治措施分析[ J ] ． 价 值工程 ． 2 0 1 3 3 o 2 9 9 - 3 0 0 ． [ 4 ] 林积泉， 王伯铎 ， 马俊杰， 等． 能源重工业区大气环境容量与 1 6 0 大气环境整治研究[ J ] ． 环境工程， 2 0 0 5 ， 1 5 4 7 9 8 2 ． [ 5 ] 方达达， 曹小安， 陈永亨． 我国城市大气污染成因分析以及 解决对策[ J ] ． 广东化工， 2 O O 7 O 3 6 6 6 8 ． 责任编辑 高志凤