煤矿绞车电气控制变频技术应用

刘迎新，陈宗桥

（山东鲁泰控股集团有限公司太平煤矿，山东 邹城 273517）

煤矿绞车电气控制变频技术应用

刘迎新，陈宗桥

（山东鲁泰控股集团有限公司太平煤矿，山东 邹城 273517）

煤矿绞车可以说是煤矿生产流程中的重要组成部分，在煤矿生产工作中有着极其重要的作用。近些年来，随着煤矿规模的不断增大，绞车的规模也逐渐扩大，高频率操作引起的设备能耗过高，安全性降低等问题也越来越严重。变频技术的出现极大程度上的缓解了这一问题，并且有效的提升了生产效率，简化了煤矿生产操作，提高了稳定性。本文就煤矿绞车电气控制变频技术展开分析论述，希望可以起到一定的借鉴作用。

煤矿生产；绞车；电气控制；变频技术

绞车普遍存在于各类型的煤矿生产中，是煤矿生产运输的必要设备之一，所以通过电气控制改造提升绞车工作的安全性、稳定性以及经济性，对煤矿行业未来的发展有着重要的意义。从目前来看，我国相关部门出台了一系列的法律法规来对绞车的电气控制安全进行严格约束，以此来引起各煤矿企业对安全生产的高度重视，推动变频技术在煤矿行业的广泛应用。

1 绞车设备控制概述

绞车本身是一种起重设备，通过设备上的钢丝绳转动对物体进行牵引操作。由于绞车设备本身体积较小，可起重的重量高等特点而受到了煤矿生产行业的青睐。绞车在煤矿生产中一般用于煤矿的运输，人员的升降，设备的移动等方面，绞车的应用极大程度上降低了煤矿工作人员的工作强度，提升了煤矿的生产效率。近些年来，社会经济发展越来越快，煤矿企业的生产规模也越来越大，这在一定程度上增加了生产强度，绞车操作越来越频繁，设备运行能耗增加、安全性降低等问题也随之产生。所以针对目前绞车在煤矿生产中普遍存在的问题，对变频控制系统的研究就显得尤为重要，通过良好的变频控制，简化绞车操作，提升绞车工作的精确性以及安全性，在一定程度上提升煤矿生产效率。

绞车设备的可控制变频技术的核心设备是可编程序控制器，它是专门为工业设计而产生的电子控制系统，通过对控制器进行内部编程来对生产过程中的设备进行定时、自动控制、检测等操作。可编程控制器其内部采用了高灵活性、高可靠性的模块化结构，使得自身的编程操作较为简化，并且通俗易懂对编程人员的专业知识要求普遍低于其他控制设备。从目前可控制编程设备的实际应用情况来看，运用可控制变频的绞车设备要远比传统的继电控制设备生产效率高，提高了生产过程中的安全性、稳定性，在一定程度上增加了煤矿企业的经济效益。

2 PLC电控系统组成及运行分析

2.1 电控系统组成

可编程控制器主要是由电源模块、中央处理器、贮存设备以及外部拓展设备组成。PLC根据其内部结构的不同又分为固定式与组合式两种。固定式可编程控制器顾名思义其是一个不可进行拆卸的整体，这种控制器的灵活性较低，而且一旦机器出现故障维修难度系数较大。组合式的可编程控制器灵活程度相比较前者来说较高，可以按照一定的规则进行组合，另外还具有更高的外部拓展性，其应用的范围也比较广泛。

2.2 系统运行分析

首先是绞车设备的启动工作，对于绞车设备的启动需要同时满足开车信号、速度信号、以及开车方向才能进行启动工作，当满足上述条件时，拉动工作闸绞车才能正常启动。绞车的运行过程是由系统的初始化开始的，需要操作人员对设备的正转、反转及运行的关键位置进行设置，当设备开始集中控制操作时，还需要对设备回路是否安全正常进行判断，一旦设备中的安全回路出现问题，控制系统将通过对安全闸进行控制来断开液压电源，中断绞车运行。系统对故障判断的程度不同其处理方式也会有所不同，当系统判断为轻度故障时，系统会自动终端开车信号的传输，使得设备无法接受到开车信号而无法运行。如果系统安全回路一切正常则判断是否有开车信号。在绞车正常启动后，设备将按照之前设定的运行速度进行运行，此时系统开始对同步点以及校正系数进行判断，并开始执行灯测试程序，将前面的工作指示全部传输到指示灯中，为设备的操作人员提供相应的操作指示。最后，系统会对中断时间记性自动判断，如果已经到了中断时间系统将执行程序来完成了编码器的计算速度并自行返回，如果没有则重新开始。

3 煤矿绞车电气控制系统的技术性能

（1）节能效果明显。①系统采用变频控制方式，变频器根据负载需要，自动输出合适的功率，大大降低了不必要的能量耗损。②采用回馈式制动的方式，可把再生电能回馈回电网，节能效果特别明显。③采用回馈式制动的方式，可把再生电能回馈回电网，节能效果特别明显。

（2）可靠的力矩控制功能。此系统采用专为提升机械而设计的专业变频器，能精确的控制输出转矩，最大输出转矩可达300%，完全满足提升机重载启动的要求。系统停车时，实现零速抱闸，减少闸闭合时的振动及抱闸磨损，停车更加平稳。

（3）实现无级调速。可以满足用户在多段速度上的使用，解决了传统串电阻方式速度段范围小的弊端。

（4）友好的人机界面（触摸屏）。具备提升机速度、深度等的显示，操作直观简便，驾驭轻松自如。

（5）先进的PLC控制系统。本系统采用国际知名品牌的可编程控制器（PLC），且可以满足不同客户的要求，系统更为可靠，降低维护量。

（6）安全保护及联锁性能。安全回路决定了提升机的运行条件，只有当具备开车条件及设备运行正常后，才允许开车；安全回路接收了提升设备所有故障保护信号，一旦有故障发生，立即自动采取紧急制动。

（7）综合优势。①提高矿井提升设备的安全性，可靠性，降低了设备的故障率，提高了整体的生产能力及工作效率。②降低了对设备的维护维修成本，减轻了操作人员的的劳动强度。③根据提升机工艺的控制要求及现场实际情况，对提升设备的启动、运行、加速、减速及停车等过程的准确控制，保持提升设备可靠且平稳运行。④安全稳定的半自动及手动控制，可满足系统控制工艺及所有安全联锁保护的要求。⑤合理的设计，使机电配合协调，系统设备安全可靠性高。⑥在对老系统进行改造时，将绕线式电机转子短路，取消了滑环，大大减少了电机维修量。

4 绞车电气控制变频技术应用经济效益分析

从目前我国各煤矿企业电气控制变频技术的应用来看，各企业都在一定程度上增加了经济效益，并有了加大变频技术应用力度的趋势。电气控制变频技术的实质性目的是通过智能化的变频控制来进一步加大绞车在生产过程中的安全性以及生产效率，从而在一定程度上增加企业的经济效益。

（1）显著的降低了运行成本。在传统的煤矿生产中，绞车设备运行成本主要来源于采购成本、能源消耗成本、以及日常维护维修成本，其中设备的能源消耗所带来的成本是占比最大的。笔者根据实际的数据分析发现，应用电气控制变频技术的绞车设备可以节省能源消耗35%左右，在能源匮乏的今天，这一数字有着极其重要的意义。另外随着煤矿生产规模的扩大，绞车设备的工作强度也越来月的，高频率的使用加快了设备损耗，电气控制变频技术的应用在很大程度桑降低了设备损耗，在一定程度上降低维修维护费用。

（2）提高绞车设备的运行精度。电气控制变频技术应用还增加了绞车对自身负载的控制精度，保证了绞车输出满足绞车的负载量，降低了不必要的能源损耗。另外利用变频技术对绞车的运行过程进行介入，控制绞车设备的电机速度随着负载量的变化而变化，这也在一定程度上增加了绞车设备的运行精度，提升工作效率。

（3）延长绞车的使用寿命。电气控制变频技术可以对绞车设备在设备启动、运行时间进行正确调节，从而有效的减少在设备运行过程中因为参数不匹配而对电子设备及机械部件造成冲击，加大设备在运行过程中的损耗程度，增加设备的运行精准性以及可靠性，从而在一定程度上增加绞车设备的使用寿命，增加煤矿企业的经济效益。

5 结论

综上所述，本文对煤矿生产中绞车电气控制变频技术进行分析论述，从文中的分析我们可以看出，电气控制变频技术的应用已经成为了我国煤矿行业的改革的风向标。本文只是对绞车设备的电气控制变频技术的应用进行分析，而实际上该技术已经在煤矿生产行业的各个领域得到了广泛应用，例如通风机、水泵等设备也都取得了良好的应用效果，所以电气控制变频技术对煤矿行业未来的发展有着极其重要的作用。笔者还希望可以和相关工作者一起努力，共同推动我国煤矿行业的长远发展。

[1]杨亮.PLC控制技术在煤矿电气控制中的应用研究[J].机电工程技术，2016(05):147～148.

[2]梁伟.简述PLC控制技术在煤矿电气控制中的应用[J].电子技术与软件工程，2014(20):156～157.

[3]李剑峰.井下绞车电控系统变频技术应用[J].煤矿机械，2010(03):102～103.

TD634

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1671-0711（2016）11（下）-0093-02