煤矿无极绳绞车变频调速控制系统应用分析.pdf

223 科学管理 2020年第6期 当前，在煤矿生产中，无极绳绞车发挥着重要的 运输功能，而且随着其技术不断的发展，特别是变频 调速控制功能的实现，使绞车在煤炭运输效率方面有 很大的进步，而且在速度调节控制以及安全稳定方面 有显著优势。 1 无极绳绞车运行要求及调速原理 1.1 运行要求 首先绞车的运行要满足可人为控制的基本要求； 其次要具备速度调节功能，能够根据使用需求对绞车 的加、减速进行有效控制，特别是在较为关键的环 节，绞车运行要能够达到预期的运输速度；最后绞车 需具备启动、急停等控制功能，为保证绞车运行稳 定，还要设置相应的保护装置，如打滑保护等。同 时，对于无极绳绞车来说，这也是变频调速控制所要 达到的基本功能。 1.2 调速原理 液压传动系统通常作为无极绳绞车的主要动力系 统，在防爆、功率以及响应速度等方面具备显著的性 能优势。其调速功能的实现主要借助于容积调速回 路，在速度变量控制方面较好的效果，其所采用的核 心技术是变量泵技术。其中，容积调速的方式使其避 免了节流、溢流等问题的发生，调速系统的整体效率 有很大的提高。总之，无极绳绞车调速系统的控制方 式有手段和电动之分，尽管有着不同的操作方法和流 程，然而在速度调整这一效果上是一致的。正因为无 极绳绞车具有很高的功率上限，只有保证其速度控制 效果，才能使其在煤炭运输中表现的更加平稳。其液 压系统是由多部分组成的，如主回路、制动、操控 等，绞车功能的发挥与每个部分均有密切的联系， 其变量泵在不同的排量状态下，其绞车的转速或者转 向也会有不同的表现，从而达到速度、方向调节的目 的。 2 变频调速控制系统应用优势 2.1 具有更高的安全性 通过采用变频调速控制，使得绞车在使用时启动 和停机更加的平稳，而且其调速具有线性特点，该系 统在设备保护方面的配置较为全面，有漏电保护、过 压保护、过热保护等保护功能，更好的保证了绞车的 安全。 2.2 绞车稳定性得以提升 该系统中设置有网络通信功能，并通过传感器来 收集绞车运行信息，对绞车的状态能够做到有效监 视，进而在控制装置的调解下，绞车的运行将会更加 的稳定。同时，在实际运行测试下，也能看出绞车在 稳定性方面的优势。 2.3 较好的节能性及适应性 尽管变频调速控制系统是由多模块构成的，但是 因其重量与体积较为有限，且具有很高的变频功率因 素，在启停、调速等控制中，表现出较好的节能性 能。同时，在元器件质量达标的前提下，绞车的操作 及运行较为可靠，能够适应不同巷道中材料运输任 务。 3 变频调速控制系统的组成及控制功能实现 3.1 系统构成 对于无极绳绞车所应用的变频调速控制系统来 说，其构成如图1所示，其控制的关键在于信息的传 递，通过传感器实现绞车状态信息的收集，PLC控制 箱将发出控制指令给相应的功能模块，以完成调速、 急停等操作。而且变频调速控制系统还具备显示功 能，方便操作人员观察绞车状态。 图1 变频调速系统构成 3.2 绞车控制功能的实现方法 在PLC控制箱中具有多类型的电气接口，如模拟量 信号、控制信号等，而且往往是双向通信的方式。在 模拟量信号中又分为电流和电压型信号。变频调速控 制器既能够接收到外围设备所发出的各类信号，也能 够借助通信下发控制指令。因此，在实际应用中，不 同厂家的控制器或者其他部件，有时在通信协议上会 有所不同。 3.2.1 绞车起停及正反转控制 作为无极绳绞车的基本控制要求，起、停、正反 转控制功能较为容易实现。在控制系统中，其控制方 式有一是面板控制，其采用的是内部供电的方式， 但较为依赖于通信，若要达到远距离通信，会有更高 的设备成本，且变频调速控制器本身在工作中会有电 磁干扰的存在，相关电气产品还要具备防爆及安全性 能才能用于煤矿生产。二是接点控制，这在控制系统 煤矿无极绳绞车变频调速控制系统应用分析 郭海峰 阳煤集团新景公司运输工区 山西 阳泉 045008 摘要随着煤矿井下开采的深入，对煤炭运输的安全与稳定有更高要求，无极绳绞车作为重要的煤炭轨道运输设备， 通过设计变频调速控制系统，其运输性能得以显著改善。本文首先介绍了无极绳绞车运行要求及调速原理，分析了变频调 速控制的优势，并详细探讨了控制系统组成及功能实现方法。 关键词煤矿 无极绳绞车 变频调速控制 系统 应用 （下转第231页） 231 科学管理 2020年第6期 2.4 接地设计 为解决变频器升级改造后多台变频器同时运行导 致电流不平衡现象，在变频器小室周边设置单独的接 地桩，对解决原有变频器的电子地直接接在电厂接地 网上导致高压接地系统干扰状况具有显著的效果。 2.5 UPS不断电电源设计 UPS不断电电源设计可在不停机状态下实现对设备 的安全检修，不仅在日常运维中发挥了显著的效果， 更在电子元器件更换中，以制度化实施效果很好地降 低了电子元器件的消耗。 2.6 备品备件 对于备品备件管理，需严格遵守发电厂物资采 购管理规定；以需求提出备品备件需求计划；生产 部或技术部检修需求计划、临时需求计划，供应部多 方询价、货比三家、择优定点的采购原则进行备品备 件采购；采购完成，按照财务规定索要发票办理入库 手续和结算等。 2.7 创造再现消缺条件 具体做法为操作前，做好变频器的通风、防尘 管理，变频器室进风口应设有防尘过滤网并定期清 理；所有电气设备的冷却系统，应按规定安排清扫、 检查及消缺工作，确保其冷却设备正常。 3 结束语 6kV高压变频器运行操作中，常因变频器故障而增 加能耗。采用技术手段、日常运维及其可行性针对性 检修技术，对延长变频器使用寿命、缩减投资成本、 确保变频器维持正常状态、提升电厂专业控制技能、 提升运维人员应急处理能力等，具有重要的施用价 值，值得相关人员借鉴。 参考文献 [1] 王龙 .6 kV 高压变频器运行中的问题及其维护处理 策略 [J]. 电力系统装备， 2019（17） 112-113 [2] 马贤宁， 祁晨， 田美文 .6 kV 高压变频器运行维护实 践 [J]. 电力安全技术， 2013， 15（12） 50-52 [3] 何志清 . 高压变频器工作产生高次谐波的治理 [J]. 能源与环保， 2017， 39（11） 280-283 [4] 兖州东方机电有限公司 . 水冷型 6KV 矿用高压防爆 变频器 CN201822023807.3[P].2019-10-25 [5] 赵才望 . 降低发电厂 6kV 辅机高压变频器功率模块 故障率 [J]. 贵州电力技术， 2017， 20（4） 75-7786 作者简介 王俊锡 （1973.07-） ， 男， 机电助理工程师， 从事煤矿机电 设备管理。 中较为常用，采取PLC控制的方式，在紧急停机时， 可利用PLC的接点信号来控制闸电机的关闭，具有响 应快速的特点。 3.2.2 速度的调节与控制 对于无极绳绞车来说，其运行速度往往与煤炭的 负载量相关，而影响速度控制的包括绞车的负载、方 向以及位置等因素，这需在变频调速控制中多加关 注。变频控制系统中对于速度的控制也有模拟量、接 点以及通信这三类。其中，利用接点控制的方式可实 现绞车速度的分段调节，而不能实现连续控制，这主 要是受接点数量的限制，当仅有两个接点时，绞车的 速度仅有四挡，每多一位接点，所可调速度的档位数 量会翻倍。在实际应用中，接点电位的获取主要依靠 操作杆的移动来实现，通过改变操作杆的位置，会因 电位器阻值的变化而产生不同的电位，进而通过控制 操作杆就能输出变化的电压信号，发挥其控制绞车速 度的作用。为保证安全，要注意电气隔离的设置。接 点控制在安全性以及控制距离上有较大劣势，且通信 本身容易受到干扰，要求控制单元具备较好的抗干扰 能力，所用的PLC控制模块要达到工业级的标准。PLC 模块会接收到操作台所发出的模拟信号，然后通过控 制变频器来达到调节绞车运行速度的目的。同样要注 意模拟信号的隔离问题，避免对PLC模块造成破坏， 但也降低了绞车速度调节的灵敏度。为解决这一问 题，可以通过额外设置CPU的方式，实现操作台信号 的直接转换，减少了隔离模拟输入量的环节，信号可 以直接接入PLC模块，提高了回路的响应速度。还要 注意的是，变频调速控制器的应用，也需进行有效隔 离，以保证其与PLC模块间的通信安全。 4 结束语 综上所述，在煤矿开采中，为更好的保障无极绳 绞车的运行效率及安全，应当合理的设计变频调速控 制系统，以提高对绞车的控制效果，同时还能很好的 适应井下巷道运输环境，并具有良好的节能性能，有 助于降低煤炭运输成本。以PLC为控制核心的变频调 速系统，在绞车运行控制中更加的安全和稳定，有较 高的应用价值。 参考文献 [1] 班旭凯 . 煤矿无极绳绞车变频调速控制方案设计 [J]. 矿业装备， 2019（2） 128-129. [2] 汤彬 . 无极绳绞车在煤矿井下运输中的应用 [J]. 中 国高新科技， 2018（19） 104-106. [3] 杨刚 .PLC 在无极绳绞车保护系统中的设计与应用 [J]. 能源与环保， 2018， 40（9） 158-160. （上接第223页）