礦井提升機(jī)設(shè)計(jì)

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1、礦井提升機(jī)設(shè)計(jì)（完整版） 作者: 日期: 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題目： 礦井提升機(jī)設(shè)計(jì) 姓名： 饒祖文 2 0 15年9月20日 摘 要 畢業(yè)設(shè)計(jì)是培訓(xùn)學(xué)生綜合運(yùn)用本專(zhuān)業(yè)所學(xué)的理論和專(zhuān)業(yè)知識(shí)， 用來(lái)分析和解 決實(shí)際問(wèn)題的能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，對(duì)三年所學(xué)知識(shí)的復(fù)習(xí)與鞏固。同樣， 也促 使了同學(xué)們之間的相互探討，相互學(xué)習(xí)。因此，我們必須認(rèn)真、謹(jǐn)慎、塌實(shí)、一步 一步的完成設(shè)計(jì)，給我們?nèi)甑膶W(xué)習(xí)生涯畫(huà)上一個(gè)圓滿(mǎn)的句號(hào)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，通過(guò)畢業(yè)實(shí)習(xí)使我們了解到一些實(shí)際與理 論之間的差異。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，不僅可以鞏固專(zhuān)業(yè)知識(shí)為以后的工作打下堅(jiān)實(shí)的 基礎(chǔ)，而且還可以培養(yǎng)和熟

2、練地使用資料、運(yùn)用工具書(shū)的能力 ，在各位老師及有 關(guān)技術(shù)人員的指導(dǎo)下鍛煉自己獨(dú)立思考、分析、解決問(wèn)題的能力 ，把我們所學(xué)的 課本知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，起到溫故而知新的作用。在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中 ，我們 要較系統(tǒng)地了解礦井提升設(shè)計(jì)中的每一個(gè)環(huán)節(jié)， 包括從總體設(shè)計(jì)原則。本次設(shè)計(jì) 綜合三年所學(xué)的專(zhuān)業(yè)課程，以 《設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)》的指導(dǎo)思想為中心，參照有關(guān)資料， 有計(jì)劃、有頭緒、有邏輯地把這次設(shè)計(jì)搞好！ 由于時(shí)間倉(cāng)促，再加上所學(xué)知識(shí)有限，設(shè)計(jì)中，難免出現(xiàn)錯(cuò)誤或不當(dāng)之處，懇請(qǐng) 各位教師給予一定的批評(píng)和建議，我表示非常感激，并誠(chéng)懇地接受 ，以便將來(lái)在 不斷的商討和探索中，有更好的改進(jìn)，以便在今后的人生道路

3、上，不斷完善。 第1章緒論 1 1. 1國(guó)內(nèi)外提升機(jī)的研究狀況 1 1.2課題研究的目的和意義 4 1. 3本論文承擔(dān)的任務(wù) 8 1.4小結(jié) 10 第2章 礦井提升機(jī)的組成及分類(lèi) 11 2. 1科技名詞定義 11 2. 2礦井提升機(jī)的組成 11 2. 3礦井提升機(jī)的分類(lèi) 11 第3章 礦井提升機(jī)的制動(dòng)裝置與安全裝置 1 3 3. 1礦井提升機(jī)的制動(dòng)裝置 1 3 3.1.1制動(dòng)裝置的組成及種類(lèi) 13 3. 1. 2制動(dòng)裝置的作用 1 3 3.1 .3《煤礦安全規(guī)程》對(duì)制動(dòng)力矩的規(guī)定 1 3 3.1.4制動(dòng)裝置的有關(guān)規(guī)定 14 3.2礦井提升機(jī)的安全

4、保護(hù)裝置 14 3 .2. 1提升機(jī)機(jī)房的管理 15 3. 2.2設(shè)備電氣火災(zāi)的預(yù)防措施 1 4 3 .2.3提升機(jī)機(jī)房的保安措施 1 6 3. 2.4井下提升機(jī)電控制室對(duì)風(fēng)量和溫度的具體要求 1 6 3.2. 5斜井（巷）提升，常用的跑車(chē)防護(hù)裝置及設(shè)施類(lèi)型 16 第4章提升機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn) 17 4. 1引言 1 7 4.2提升機(jī)電控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 17 4 .3提升機(jī)電控制系統(tǒng)變頻器的選擇 18 4. 4變頻控制部分設(shè)計(jì) 19 4. 4 .1變頻調(diào)速主系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1 9 4. 4 .2變頻器外電路設(shè)計(jì) 21 4. 5PLC 控制部分設(shè)計(jì) 25 4

5、.5. 1基本控制功能 2 5 4 .5.2 位置檢測(cè)電路 28 4 .6硬件調(diào)速控制系統(tǒng)保護(hù)措施 2 9 4 .6. 1調(diào)速控制系統(tǒng)抗干擾處理 3 0 4.7小結(jié) 33 第5章 提升機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn) 31  5.1引言 31 5 . 2礦井提升機(jī)中S型速度曲線(xiàn)建模及實(shí)現(xiàn) 31 5.2.1速度曲線(xiàn)的選擇及給定方法 33 5.2 . 2提升機(jī)理想S型速度曲線(xiàn)數(shù)學(xué)模型 36 5 .2.3理想速度曲線(xiàn)的實(shí)現(xiàn) 39 5 .3調(diào)速空間系統(tǒng)流程 42 5.4小結(jié) 4 3 第6章 礦井提升機(jī)操作、維護(hù)與檢修 4 0 6.1 操作規(guī)程 4 1 6. 2

6、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的檢查及維護(hù)內(nèi)容 43 結(jié)束語(yǔ) 47 參考文獻(xiàn) 49 致謝 50 第1章 緒論 1.1國(guó)內(nèi)外提升機(jī)的研究狀況 近三十年來(lái)，國(guó)外提升機(jī)機(jī)械部分和電氣部分都得到了飛速的發(fā)展，而且兩 者相互促進(jìn)，相互提高。起初的提升機(jī)是電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速器傳動(dòng)卷筒的系統(tǒng) ，后來(lái) 出現(xiàn)了直流慢速電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)懸臂安裝直接傳動(dòng)的提升機(jī)。 上世紀(jì)七十年 代西門(mén)子發(fā)明矢量控制的交一直一交變頻原理后， 標(biāo)志著用同步電動(dòng)機(jī)來(lái)代替直 流電機(jī)實(shí)現(xiàn)調(diào)速的技術(shù)時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。1 9 81年第一臺(tái)用同步機(jī)懸臂傳動(dòng)的提升 機(jī)在德國(guó)M on op ol礦問(wèn)世，1 9 88年由MAVG1H和西門(mén)子合作制造的機(jī)

7、電一體 的提升機(jī)（習(xí)慣稱(chēng)為內(nèi)裝電機(jī)式）在德國(guó)R omb er g礦誕生了 ,這是世界上第一臺(tái) 機(jī)械和電氣融合成一體的同步電機(jī)傳動(dòng)提升機(jī)。 在提升機(jī)機(jī)械和電氣傳動(dòng)技術(shù)飛 速發(fā)展的同時(shí)，電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使提升機(jī)的電氣控制系統(tǒng)更是日 新月異。早在上世紀(jì)七十年代，國(guó)外就將可編程控制器（PL C ）應(yīng)用于提升機(jī)控制 上。上世紀(jì)八十年代初，計(jì)算機(jī)又被用于提升機(jī)的監(jiān)視和管理上。計(jì)算機(jī)和 PLC 的應(yīng)用，使提升機(jī)自動(dòng)化水平、安全和可靠性都達(dá)到了一個(gè)新的高度 ，并提供了 新的現(xiàn)代化的管理、監(jiān)視手段。特別要強(qiáng)調(diào)的是 ，此時(shí)期在國(guó)外一著名的提升機(jī) 制造公司，如西門(mén)子、ABE、ALSTHM都利用新的技

8、術(shù)和裝備,開(kāi)發(fā)或完善了提 升機(jī)的安全保護(hù)和監(jiān)控裝置，使安全保護(hù)性能又有新的提高。 就在國(guó)外科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)發(fā)展的時(shí)候， 我國(guó)提升機(jī)的電控系統(tǒng)很長(zhǎng)時(shí)間都 處于落后的狀況。直到目前為止，我國(guó)正在服務(wù)的礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)大多數(shù)還 是轉(zhuǎn)子回路串金屬電阻的交流調(diào)速系統(tǒng)，設(shè)備陳舊，技術(shù)落后。 國(guó)產(chǎn)提升機(jī)安全 性和可靠性差，在關(guān)鍵部位和上下兩井口減速區(qū)段沒(méi)無(wú)有效的速度監(jiān)視裝置， 就 提升機(jī)控制技術(shù)而言，依然是陳舊的，和國(guó)外相比，我們存在很大的差距。礦井 提升系統(tǒng)的類(lèi)型很多，按被提升對(duì)象分：主井提升、副井提升；按井筒的提升道角 度分：豎井（如圖1.1所示為豎井井架設(shè)備）和斜井；按提升容器分：箕斗提升、

9、罐籠提升、礦車(chē)提升；按提升類(lèi)型分：?jiǎn)卫K纏繞式和多繩摩擦式等。我國(guó)常用的礦 用提升機(jī)主要是單繩纏繞式和多繩摩擦式。我國(guó)的礦井與世界上礦業(yè)較發(fā)達(dá)的國(guó) 家相比，開(kāi)采的井型較小，礦井提升高度較淺，煤礦用提升機(jī)較多，其他礦 （如金 屬礦、非金屬礦）則較少。因此在20世紀(jì)60年代開(kāi)始單繩纏繞式礦井提升機(jī)采 用較多。 目前我國(guó)提升機(jī)90沖上均采用交流繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)的拖動(dòng)方式，其電控 系統(tǒng)用于單繩纏繞式提升機(jī)的有T KD系列，多繩磨擦式提升機(jī)的有 JKM幻J 系列。這幾種提升機(jī)通常在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路中串接附加電阻進(jìn)行起動(dòng)和調(diào)速。 串 電阻調(diào)速是一種恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方法，轉(zhuǎn)子功率的損耗隨著串入電阻的增大而增大。

10、盡管轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方法很不經(jīng)濟(jì)，低速特性也很軟，穩(wěn)定性差 ，但是由于這種調(diào)速方法比較簡(jiǎn)單易行，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，在拖動(dòng)起重機(jī)等中、小容量的繞線(xiàn)式異 步電動(dòng)機(jī)中仍然應(yīng)用廣泛。 20世紀(jì)80年代，我國(guó)從瑞典、西德等國(guó)引進(jìn)2 0多套晶閘管一直流電動(dòng)機(jī)控 制系統(tǒng)。直流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)有兩種電控系統(tǒng)，一種為直流發(fā)電機(jī)一直流電動(dòng)機(jī)機(jī)組， 另一種為晶閘管一直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。我國(guó)自己生產(chǎn)的晶閘管一直流電動(dòng)機(jī)控制系 統(tǒng)應(yīng)用于2 0世紀(jì)90年代。這種控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：體積小、重量輕、占地面積 小；基礎(chǔ)省、安裝方便、建筑費(fèi)用低；無(wú)齒輪傳動(dòng)部分（不需要減速器）、總效率高、 電能消耗少；單機(jī)容量大，適用范圍廣；調(diào)速平穩(wěn)、調(diào)速范

11、圍廣、調(diào)速精度高；易 于控制，能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，安全可靠；節(jié)約電能。 礦井提升機(jī)對(duì)安全性、可靠性和調(diào)速性能的特殊要求，使得提升機(jī)電控系統(tǒng) 的技術(shù)水平在一定程度上代表一個(gè)廠(chǎng)或國(guó)家的傳動(dòng)控制技術(shù)水平。 比較國(guó)內(nèi)外礦 井提升機(jī)系統(tǒng)，具體來(lái)說(shuō)國(guó)外礦井提升機(jī)在電控方面的應(yīng)用特點(diǎn)有以下幾個(gè)方 面： 1 ）提升工藝過(guò)程微機(jī)控制 提升工藝過(guò)程大都采用微機(jī)控制，由于微機(jī)功能強(qiáng)，使用靈活,運(yùn)算速度快, 監(jiān)視顯示易于實(shí)現(xiàn)，并具有診斷功能，這是采用模擬控制無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。 2） 提升行程控制 提升機(jī)的控制從本質(zhì)上說(shuō)是一個(gè)位置控制，要保證提升容器在預(yù)定的地點(diǎn)準(zhǔn) 確停車(chē)，要求準(zhǔn)確度高，目前可達(dá)到土 2cm采用微機(jī)控制

12、，可通過(guò)采集各種傳 感信號(hào)，如轉(zhuǎn)角脈沖變換、鋼絲繩打滑、井筒、滾筒及鋼絲繩磨損等信號(hào)進(jìn)行處 理，計(jì)算出容器準(zhǔn)確的位置而施以控制和保護(hù)。 一般過(guò)程控制用微機(jī)作監(jiān)視，行 程控制也采用單獨(dú)下位機(jī)完成。 3） 提升過(guò)程監(jiān)視 提升過(guò)程監(jiān)視與安全回路一樣，是現(xiàn)代提升機(jī)控制的重要環(huán)節(jié)。提升過(guò)程采 用微機(jī)主要完成如下參數(shù)的監(jiān)視:a、提升過(guò)程中各工況參數(shù)（如速度、電流 ）監(jiān) 視；b、各主要設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視；c、各傳感器（如位置開(kāi)關(guān)、停車(chē)開(kāi)關(guān)）信號(hào)的 監(jiān)視。使各種故障在出現(xiàn)之前就得以處理，防止事故的發(fā)生 ，并對(duì)各種被監(jiān)視的 參數(shù)進(jìn)行存儲(chǔ)、保留或打印輸出。甚至與上位機(jī)聯(lián)網(wǎng)，合并于礦井監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中。 4） 安

13、全回路 安全回路是指提升機(jī)在出現(xiàn)機(jī)械、電氣故障時(shí)控制提升機(jī)進(jìn)入安全保護(hù)狀態(tài) 極為重要的環(huán)節(jié)。為確保人員和設(shè)備的安全，對(duì)不同故障一般采用不同的處理方 法。安全回路極為重要，它是保護(hù)的最后環(huán)節(jié)之一。英、德幾家公司都采用兩臺(tái) PC微機(jī)構(gòu)成安全回路，使安全回路具有完善的故障監(jiān)視功能，無(wú)論是提升機(jī)還是 安全回路本身出現(xiàn)故障時(shí)都能準(zhǔn)確地實(shí)施安全制動(dòng)。 而在電力拖動(dòng)方面，近幾年國(guó)外出現(xiàn)了不少新拖動(dòng)方式，交一交變頻供電方 式就是最有前途的一種。2 0世紀(jì)80年代西歐一些工業(yè)先進(jìn)國(guó)家將交流變頻調(diào)速 技術(shù)應(yīng)用于提升機(jī)，有代表性的是西門(mén)子公司和 ABB公司。我國(guó)在2 0世紀(jì)90 年代也引進(jìn)了交流變頻調(diào)速提升機(jī)

14、控制系統(tǒng)。變頻調(diào)速方式類(lèi)似于它勵(lì)直流電動(dòng) 機(jī),取得很寬的調(diào)速范圍、很好的調(diào)速平滑性和有足夠硬度的機(jī)械特性，在提升 機(jī)應(yīng)用中顯示了其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。 1.2課題研究的目的和意義 礦井提升機(jī)是煤礦，有色金屬礦生產(chǎn)過(guò)程中的重要設(shè)備。提升機(jī)的安全、可 靠、有效高速運(yùn)行，直接關(guān)系到企業(yè)的生產(chǎn)狀況和經(jīng)濟(jì)效益。礦井提升系統(tǒng)具有 環(huán)節(jié)多、控制復(fù)雜、運(yùn)行速度快、慣性質(zhì)量大、運(yùn)行特性復(fù)雜的特點(diǎn) ，且工作狀 況經(jīng)常交替轉(zhuǎn)換。雖然礦井提升系統(tǒng)本身有一些安全保護(hù)措施，但是由于現(xiàn)場(chǎng)使 用環(huán)境條件惡劣，造成了各種機(jī)械零件和電氣元件的功能失效， 以及操作者的人 為過(guò)失和對(duì)行程監(jiān)測(cè)研究的局限性，使得現(xiàn)有保護(hù)未能達(dá)到預(yù)期的效果

15、，致使提 升系統(tǒng)的事故至今仍未能消除。一旦提升機(jī)的行程失去控制，沒(méi)有按照給定速度 曲線(xiàn)運(yùn)行,就會(huì)發(fā)生提升機(jī)超速、過(guò)卷事故，造成楔形罐道、箕斗的損壞，影響礦 井正常生產(chǎn)，甚至造成重大人員傷亡，給煤礦生產(chǎn)帶來(lái)極大的經(jīng)濟(jì)損失。 所以提升機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的研究一直是社會(huì)各屆人士共同關(guān)注的一個(gè)重大 課題。電氣控制方式在很大程度上決定了提升機(jī)能否實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)、安全、 可靠地起 制動(dòng)運(yùn)行，避免了嚴(yán)重的機(jī)械磨損，防止較大的機(jī)械沖擊，減少機(jī)械部分維修的工 作量,延長(zhǎng)提升機(jī)械的使用壽命。隨著礦井提升系統(tǒng)的自動(dòng)化，改善提升性能 ， 以及提高提升設(shè)備的提升能力，對(duì)電氣傳動(dòng)方式提出了更高的要求。對(duì)礦井提升 機(jī)電氣傳動(dòng)系

16、統(tǒng)的要求是：有良好的調(diào)速性能，調(diào)速精度高，四象限運(yùn)行，能快 速進(jìn)行正、反轉(zhuǎn)運(yùn)行，動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快，有準(zhǔn)確的制動(dòng)和定位功能 ，可靠性要求 目前,我國(guó)地下礦山礦井提升機(jī)的電氣傳動(dòng)系統(tǒng)主要有：對(duì)于大型礦井提升 機(jī),主要采用晶閘管變流器一直流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)和同步電動(dòng)機(jī)矢量控制交 一交變頻傳動(dòng)控制系統(tǒng)。這兩種系統(tǒng)大都采用數(shù)字控制方式實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的高自 動(dòng)化運(yùn)行，效率高，有準(zhǔn)確的制動(dòng)和定位功能，運(yùn)行可靠性高，但造價(jià)昂貴，中小 型礦井難以承受。對(duì)于中、小型提升機(jī)，則多采用交流繞線(xiàn)式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子切換電 阻調(diào)速的交流電氣傳動(dòng)系統(tǒng)，即TKD電控系統(tǒng)。這種電氣傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)備簡(jiǎn)單，但 屬于有級(jí)調(diào)速，提升機(jī)在減速和爬行

17、階段的速度控制性能較差 ，特別在負(fù)載變動(dòng) 時(shí)很難實(shí)現(xiàn)恒加減速控制，經(jīng)常會(huì)造成過(guò)放或過(guò)卷事故。提升機(jī)頻繁的啟動(dòng)和制 動(dòng)工作過(guò)程會(huì)使轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速產(chǎn)生相當(dāng)嚴(yán)重的能耗 ，另外轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速控制 電路復(fù)雜，接觸器、電阻器、繞線(xiàn)電機(jī)電刷等容易損壞，影響生產(chǎn)效益。 將變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于礦井提升機(jī)是礦井提升機(jī)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展方向。 對(duì)于現(xiàn)采用TKD電控系統(tǒng)的中小型礦井，隨著變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，交一直一交 電壓型變頻調(diào)速技術(shù)已開(kāi)始在礦井提升機(jī)改造中應(yīng)用。變頻器的調(diào)速控制可以實(shí) 現(xiàn)提升機(jī)的恒加速和恒減速控制，消除了轉(zhuǎn)子串電阻造成的能耗 ，具有十分明顯 的節(jié)能效果［10］。變頻器調(diào)速控制電路簡(jiǎn)單，克服了

18、接觸器、電阻器、繞線(xiàn)電 機(jī)電刷等容易損壞的缺點(diǎn)，降低了故障和事故的發(fā)生。因此，變頻器在提升機(jī)調(diào) 速系統(tǒng)中的應(yīng)用具有十分廣闊的前景。本文介紹變頻器在提升機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)中 的應(yīng)用。 1.3本論文承擔(dān)的任務(wù) 本課題擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題是控制策略研究。提升機(jī)是礦山生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè) 備，它屬于大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量機(jī)-電-液系統(tǒng),提升機(jī)要按所要求的速度圖運(yùn)行，否則在 系統(tǒng)中容易產(chǎn)生大的慣性力，降低機(jī)器的使用壽命，甚至產(chǎn)生脫軌等惡性事故。 控制策略研究就是要通過(guò)電、液實(shí)時(shí)地、準(zhǔn)確地使提升機(jī)按給定的速度圖運(yùn)行 ， 使控制系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性滿(mǎn)足提升機(jī)運(yùn)行的要求。 本論文的研究目標(biāo)是將可編程控制器（PL C）與變頻器相結(jié)

19、合并應(yīng)用于礦山 實(shí)際生產(chǎn)中，對(duì)現(xiàn)有的提升機(jī)電控系統(tǒng)進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，提高精度 ，在更安全的范 圍內(nèi)保證礦山生產(chǎn)的順利進(jìn)行。設(shè)計(jì)中充分考慮到保護(hù)系統(tǒng)惡劣的使用環(huán)境， 采 用控制功能強(qiáng)大的PL C來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的大型交流接觸器，簡(jiǎn)化了控制線(xiàn)路，并應(yīng)用 各種現(xiàn)場(chǎng)抗干擾措施,包括采用電抗器、空 氣開(kāi)關(guān)、及R C防浪涌震蕩電路等。 尤其在軟件中采用提升機(jī)電控系統(tǒng)中斷模塊及故障處理模塊 ，使超速報(bào)警更加科 學(xué)合理。為了更直觀(guān)的顯示提升機(jī)的工作狀態(tài)及故障來(lái)源， 增加了提升機(jī)監(jiān)視控 制系統(tǒng),通過(guò)顯示器對(duì)整個(gè)提升系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。 本論文承擔(dān)的主要任務(wù)如下： 1 ?提升機(jī)電控系統(tǒng)主電路部分，結(jié)合煤礦生產(chǎn)實(shí)際情況，

20、分析提升機(jī)工作過(guò) 程及工作特點(diǎn)，給出提升系統(tǒng)的整體控制方案；確定基于PLC控制的大功率礦井 提升機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)組成。確定各部分所要完成的控制功能， 并給出控制電 路連接電路圖，分析其功能的實(shí)現(xiàn)。并采取一些提高系統(tǒng)安全運(yùn)行和抗干擾能力 的措施。 2 .控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)部分，可編程控制器 PLC有強(qiáng)大的可編程控制功能， 它是編程軟件TEP — 7來(lái)完成的。對(duì)于復(fù)雜的礦山提升機(jī)變頻調(diào)速電控系統(tǒng)采用 P LC控制,在本文中設(shè)計(jì)出程序控制功能流程圖，并給出其它基本控制功能的梯 形圖及控制程序編程語(yǔ)言。提升機(jī)系統(tǒng)是一個(gè)對(duì)安全性要求極高的控制單元， 所 以在軟件設(shè)計(jì)部分應(yīng)有對(duì)其系統(tǒng)的故障診斷與處

21、理內(nèi)容， 在出現(xiàn)故障時(shí)應(yīng)能及時(shí) 報(bào)警或停車(chē)。 3. 提升機(jī)速度給定方式分析，由于礦山生產(chǎn)過(guò)程中，提升機(jī)所承受的載荷不 同、提升的方式及提升行程不同，提升機(jī)的牽引力也就不同，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)調(diào) 節(jié),提升速度也應(yīng)能及時(shí)進(jìn)行控制；如不做相應(yīng)的處理和調(diào)整，系統(tǒng)將在較小的范 圍內(nèi)產(chǎn)生極大的累計(jì)誤差，導(dǎo)致系統(tǒng)的巨大波動(dòng)，造成過(guò)載或松繩等，甚至導(dǎo)致礦 車(chē)脫軌或過(guò)卷等重大事故，造成巨大的損失。所以要尋求一種控制方法來(lái)提高控 制精度。在實(shí)際中經(jīng)常采用的轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速，因其為有級(jí)調(diào)速，調(diào)速不連續(xù)，且 對(duì)電網(wǎng)沖擊大。所以尋求一種理想的速度給定方式極為重要 ，以求能夠提高電控 系統(tǒng)的控制性能，改善控制品質(zhì)。

22、 4. 保護(hù)及抗干擾措施 傳統(tǒng)交流電控系統(tǒng)可靠性差，其安全保護(hù)、閉鎖及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不完善 ，均為單 線(xiàn)系統(tǒng),且與控制系統(tǒng)相混聯(lián)，多數(shù)共用一套線(xiàn)路，互相影響。本文針對(duì)制約提升 機(jī)安全的主要環(huán)節(jié)設(shè)置減速、超速報(bào)警及過(guò)載、松繩、過(guò)卷等安全保護(hù)措施，增 加監(jiān)視系統(tǒng)，對(duì)提升機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)及故障來(lái)源進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視 ，使提升安全狀況有 所改善。為了保證其安全生產(chǎn)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上應(yīng)采用隔離、濾波、屏蔽、接地等 抗干擾措施，安全回路應(yīng)具有雙重冗余功能。 1. 4小結(jié) 本章詳細(xì)介紹了礦井提升機(jī)信號(hào)系統(tǒng)的背景，闡述了本課題研究的目的和意 義。在此基礎(chǔ)上提出了本文所承擔(dān)主要任務(wù)和研究的主要內(nèi)容為 ：提升機(jī)電控系 統(tǒng)主

23、電路設(shè)計(jì)部分、控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)部分、 提升機(jī)速度給定方式分析、保護(hù)及 抗干擾措施。在完成以上設(shè)計(jì)內(nèi)容時(shí)，此調(diào)速控制系統(tǒng)才能成為一個(gè)有機(jī)的整體， 才能安全可靠的工作，并達(dá)到預(yù)期的控制效果。 第2章 礦井提升機(jī)的組成及分類(lèi) 2.1名詞定義 中文名稱(chēng)：礦井提升機(jī) 英文名稱(chēng)： min e wind e r; m i n e h o ist 其他名稱(chēng)：礦井卷?yè)P(yáng)機(jī)；絞車(chē);礦井絞車(chē) 定義:安裝在地面或井，借助于鋼絲繩帶動(dòng)提升容器沿井筒或斜坡巷道運(yùn)行的提 升機(jī)械。分“纏繞式提升機(jī)（mine dr u mwi nder）”和“摩擦式提升機(jī)（min e friction winder） ” ,百度名稱(chēng):

24、礦井提升機(jī)是礦井井下和地面的工作機(jī)械。 說(shuō)明：礦井提升機(jī)是一種大型絞車(chē)。用鋼絲繩帶動(dòng)容器（罐籠或箕斗）在井筒 中升降,完成輸送物料和人員的任務(wù)。礦井提升機(jī)是由原始的提水工具逐步發(fā)展 演變而來(lái)?，F(xiàn)代的礦井提升機(jī)提升量大，速度高 ，已發(fā)展成為電子計(jì)算機(jī)控制的 全自動(dòng)重型礦山機(jī)械。 2. 2礦井提升機(jī)的組成 礦井提升機(jī)主要由電動(dòng)機(jī)、減速器、卷筒（或摩擦輪）、制動(dòng)系統(tǒng)、深度指示 系統(tǒng)、測(cè)速限速系統(tǒng)和操縱系統(tǒng)等組成，采用交流或直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)。按提升鋼絲 繩的工作原理分纏繞式礦井提升機(jī)和摩擦式礦井提升機(jī)。纏繞式礦井提升機(jī)又分 單卷筒和雙卷筒兩種，鋼絲繩在卷筒上的纏繞方式與一般絞車(chē)類(lèi)似。單滾筒大多 只

25、有一根鋼絲繩，連接一個(gè)容器。雙卷筒的每個(gè)卷筒各配一根鋼絲繩，連接兩個(gè) 容器,運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)一個(gè)容器上升，另一個(gè)容器下降。纏繞式礦井提升機(jī)大多用于年產(chǎn) 量在1 2 0萬(wàn)噸以下、井深小于400米的礦井中。摩擦式礦井提升機(jī)的提升繩搭 掛在摩擦輪上，利用與摩擦輪襯墊的摩擦力使容器上升。 提升繩的兩端各連接一 個(gè)容器，或一端連接容器，另一端連接平衡配重。摩擦式礦井提升機(jī)根據(jù)布置方 式分為塔式摩擦式礦井提升機(jī)（機(jī)房設(shè)在井筒頂部塔架上）和落地摩擦式礦井提 升機(jī)（機(jī)房直接設(shè)在地面上）兩種。按提升繩的數(shù)量又分為單繩摩擦式礦井提升 機(jī)和多繩摩擦式礦井提升機(jī)。后者的優(yōu)點(diǎn)是：可采用較細(xì)的鋼絲繩和直徑較小的 摩擦輪,從而機(jī)組

26、尺寸小，便于制造；速度高、提升能力大、安全性好。年產(chǎn) 12 0萬(wàn)噸以上、井深小于2 100米的豎井大多采用這種提升機(jī)。 2 .3礦井提升機(jī)的分類(lèi) 礦井提升機(jī)是聯(lián)系礦井井下和地面的工作機(jī)械。用鋼絲繩帶動(dòng)容器在井筒中 升降,完成運(yùn)輸任務(wù)。按工作方式分類(lèi)如下： （一）纏繞式提升機(jī)： 纏繞式提升機(jī)的主要部件有主軸、卷筒、主軸承、調(diào)繩離合器、減速器、深 度指示器和制動(dòng)器等（圖2）。雙卷筒提升機(jī)的卷筒與主軸固定者稱(chēng)固定卷筒，經(jīng)調(diào) 繩離合器與主軸相連者稱(chēng)活動(dòng)卷筒。中國(guó)制造的卷筒直徑為2 ~5m。隨著礦井深 度和產(chǎn)量的加大，鋼絲繩的長(zhǎng)度和直徑相應(yīng)增加。因而卷筒的直徑和寬度也要增 加，故不適

27、用于深井提升。 1. 單繩纏繞式提升機(jī) 根據(jù)卷筒數(shù)目可分為單卷筒和雙卷筒兩種：①單卷筒提 升機(jī),一般作單鉤提升。鋼絲繩的一端固定在卷筒上，另一端繞過(guò)天輪與提升容 器相連；卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，鋼絲繩向卷筒上纏繞或放出 ，帶動(dòng)提升容器升降。②雙卷 筒提升機(jī)，作雙鉤提升（圖1） 0兩根鋼絲繩各固定在一個(gè)卷筒上，分別從卷筒上、 下方引出，卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，一個(gè)提升容器上升，另一個(gè)容器下降。纏繞式提升機(jī)按卷 筒的外形又分為等直徑提升機(jī)和變直徑提升機(jī)兩種。 等直徑卷筒的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制 造容易，價(jià)格低，得到普遍應(yīng)用。深井提升時(shí)，由于兩側(cè)鋼絲繩長(zhǎng)度變化大，力矩 很不平衡。早期采用變直徑提升機(jī)（圓柱圓錐形卷筒 ），

28、現(xiàn)多采用尾繩平衡。 2. 多繩纏繞式提升機(jī)提升機(jī)在超深井運(yùn)行中，尾繩懸垂長(zhǎng)度變化大，提升鋼 絲繩承受很大交變應(yīng)力，影響鋼絲繩壽命； 尾繩在井筒中還易扭轉(zhuǎn)，妨礙工作。2 0世紀(jì)50年代末，英國(guó)人布雷爾（E lair）設(shè)計(jì)了一臺(tái)直徑3. 2 m雙繩多層纏 繞式提升機(jī)（又稱(chēng)布雷爾式提升機(jī)）,提升高度15 8 0?234 9m，—次提升量10? 2 0t o （二）摩擦式提升機(jī) 1 93 8年，瑞典的 ASEA公司在拉維爾（L av er）礦安裝了一臺(tái)直徑1.96m 雙繩摩擦式提升機(jī)。1 9 47年德國(guó)G .H.H.公司在漢諾威（Hann ov er）礦安裝 了一臺(tái)四繩摩擦式提升機(jī)。多繩摩擦式提

29、升機(jī)具有安全性高、鋼絲繩直徑細(xì)、 主 導(dǎo)輪直徑小、設(shè)備重量輕、耗電少、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn) ，發(fā)展很快。除用于深立井 提升外，還可用于淺立井和斜井提升。鋼絲繩搭放在提升機(jī)的主導(dǎo)輪（摩擦輪 ） 上，兩端懸掛提升容器或一端掛平衡重（錘）。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，借主導(dǎo)輪的摩擦襯墊與鋼 絲繩間的摩擦力，帶動(dòng)鋼絲繩完成容器的升降。鋼絲繩一般為2? 10根。多繩摩 擦式提升機(jī)的主要部件有主軸、主導(dǎo)輪、主軸承、車(chē)槽裝置、減速器、深度指示 器、制動(dòng)裝置及導(dǎo)向輪等（圖5）o主導(dǎo)輪表面裝有帶繩槽的摩擦襯墊。襯墊應(yīng)具有較高的摩擦系數(shù)和耐磨、耐壓性能，其材質(zhì)的優(yōu)劣直接影響提升機(jī)的生產(chǎn)能力、 工作安全性及應(yīng)用范圍。目前使用較多的

30、襯墊材料有聚氯乙烯或聚氨基甲酸乙酯 橡膠等。由于鋼絲繩與主導(dǎo)輪襯墊間不可避免的蠕動(dòng)和滑動(dòng)，停車(chē)時(shí)深度指示器 偏離零位,故應(yīng)設(shè)自動(dòng)調(diào)零裝置，在每次停車(chē)期間使指針自動(dòng)指向零位。車(chē)槽裝置 用于車(chē)削繩槽，保持直徑一致，有利于每根鋼絲繩張力均勻。為了減少震動(dòng)，可 采用彈簧機(jī)座減速器。 1. 井塔式提升機(jī)機(jī)房設(shè)在井塔頂層，與井塔合成一體，節(jié)省場(chǎng)地;鋼絲繩不暴 露在露天,不受雨雪的侵蝕，但井塔的重量大，基建時(shí)間長(zhǎng)，造價(jià)高,并不宜用于 地震區(qū)（圖3）0 2.落地式提升機(jī)機(jī)房直接設(shè)在地面上,井架低,投資小,抗震性能 好；缺點(diǎn)是鋼絲繩暴露在露天，彎曲次數(shù)多，影響鋼絲繩的工作條件及使用壽命 人停1狎盜V

31、If I 骰升飢剛科 團(tuán)4 落電式$蠅擎攥 第3章 礦井提升機(jī)的制動(dòng)裝置及安全裝置 3. 1 礦井提升機(jī)的制動(dòng)裝置 3 .1. 1 制動(dòng)裝置的組成及種類(lèi) 提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)是提升機(jī)重要組成部分，它直接關(guān)系到提升機(jī)設(shè)備的安全運(yùn) 行，它由制動(dòng)器（閘）和傳動(dòng)裝置組成。制動(dòng)器直接作用到制動(dòng)力矩的機(jī)構(gòu)， 傳動(dòng) 裝置是控制并調(diào)節(jié)制動(dòng)力矩的機(jī)構(gòu)。制動(dòng)器按其結(jié)構(gòu)可分為塊閘 （角移式和平移 式）和盤(pán)閘；傳動(dòng)裝置按傳動(dòng)能源可分為液壓、氣動(dòng)及彈簧等。 3. 1. 2 制動(dòng)裝置的作用 提升機(jī)在礦井中擔(dān)負(fù)著提升煤炭、 矸石、升降人員和設(shè)備、運(yùn)送材料及工具 等任務(wù)。它是溝通礦井地面與井下的運(yùn)輸設(shè)備，

32、是礦井的重要設(shè)備之一。而礦井  提升機(jī)的制動(dòng)和安全保護(hù)裝置是提升系統(tǒng)的重要組成部分， 它直接影響提升機(jī)正 常工作和安全運(yùn)行，因此對(duì)提升機(jī)的制動(dòng)器和安全保護(hù)裝置必須給予充分的重 視。并加強(qiáng)機(jī)房管理，為操作人員創(chuàng)造一個(gè)更好的更安全的工作環(huán)境。礦井提升 機(jī)制動(dòng)裝置的用途是： (1) 在提升終了或提升機(jī)不工作時(shí)，可靠地閘住提升機(jī)一一停車(chē)制動(dòng) ； (2) 減速階段參與提升機(jī)的速度控制一一工作制動(dòng)； (3) 作為安全機(jī)構(gòu)，發(fā)生緊急事故時(shí)控制 進(jìn)行安全制動(dòng) ； (4 )對(duì)提升系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)一一緊急制動(dòng)； (5)雙卷筒提升機(jī)動(dòng)作調(diào)繩離合器時(shí)，應(yīng)能閘住活卷筒，動(dòng)作死卷筒。 3.1.3《煤礦安全

33、規(guī)程》對(duì)制動(dòng)力矩的規(guī)定 ① 對(duì)于立井或傾角大于30度的斜井最大制動(dòng)力矩不得小于提升或下放最大 靜負(fù)力矩的3倍； ② 對(duì)于雙滾筒提升機(jī).為了使離合器打開(kāi)時(shí)能制動(dòng)住游動(dòng)滾筒、制動(dòng)器在一 個(gè)滾筒上的制動(dòng)力矩，不得小于該滾筒懸掛提升容器和鋼絲繩重力所產(chǎn)生的力矩 的1 . 2倍； ③ 在同一制動(dòng)力矩作用下，安全制動(dòng)時(shí)，上提及下放貨載。其減速度是不同 的。在立井和傾斜巷道中使用的提升機(jī)，安全制動(dòng)時(shí)，全部機(jī)械的減速度必須符 合下表的規(guī)定； ④ 對(duì)于摩擦式提升機(jī)工作制動(dòng)或安全制動(dòng)的減速度、不得超過(guò)鋼絲繩的滑動(dòng) 極限。即不引起鋼繩打滑； ⑤ 安全制動(dòng)必須能自動(dòng)、迅速和可靠地實(shí)現(xiàn)，制動(dòng)器的空動(dòng)時(shí)間(由安

34、全保護(hù) 回路斷電時(shí)起到閘瓦接觸到閘輪上的時(shí)間)氣壓塊閘不得超過(guò)0.5秒?液壓塊閘 不得超過(guò)0. 6秒,盤(pán)式制動(dòng)器不得超過(guò)0. 3秒。 3.1 .4 制動(dòng)裝置的有關(guān)規(guī)定 (一)《煤礦安全規(guī)程》第4 2 8條規(guī)定:提升絞車(chē)必須裝設(shè)深度指示器、開(kāi) 始減速時(shí)能自動(dòng)示警與不離開(kāi)座位即能操縱的常用閘和保險(xiǎn)閘 ，保險(xiǎn)閘必須能自 動(dòng)發(fā)生制動(dòng)作用。常用閘和保險(xiǎn)閘共用1套閘瓦制動(dòng)時(shí)，操縱和控制機(jī)構(gòu)必須分 開(kāi)。雙滾筒提升絞車(chē)的2套閘瓦的傳動(dòng)裝置必須分開(kāi)。 對(duì)具有2套閘瓦只有1套傳動(dòng)裝置的雙滾筒絞車(chē)，應(yīng)改為每個(gè)滾筒各自有其 控制機(jī)構(gòu)的彈簧閘。 提升絞車(chē)除設(shè)有機(jī)械制動(dòng)閘外，還應(yīng)設(shè)有電氣制動(dòng)裝置。 嚴(yán)禁司機(jī)離開(kāi)

35、工作崗位、擅自調(diào)整制動(dòng)閘。 (二)《煤礦安全規(guī)程》第429條規(guī)定：保險(xiǎn)閘必須采用配重式或彈簧式的制 動(dòng)裝置，除可由司機(jī)操縱外，還必須能自動(dòng)抱閘，并同時(shí)自動(dòng)切斷提升裝置電源。 常用閘必須采用可調(diào)節(jié)的機(jī)械制動(dòng)裝置。 保險(xiǎn)閘或保險(xiǎn)閘第一級(jí)由保護(hù)回路斷電時(shí)起至閘瓦接觸到閘輪上的空動(dòng)時(shí) 間：壓縮空氣驅(qū)動(dòng)閘瓦式制動(dòng)閘不得超過(guò) 0. 5 s,儲(chǔ)能液壓驅(qū)動(dòng)閘瓦式制動(dòng)閘不 得超過(guò)0.6s，盤(pán)式制動(dòng)閘不得超過(guò)0.3s。 盤(pán)式制動(dòng)閘的閘瓦與制動(dòng)盤(pán)之間的間隙應(yīng)不大于 2mm。保險(xiǎn)閘施閘時(shí)，杠 桿和閘瓦不得發(fā)生顯著的彈性擺動(dòng)。 （三）提升絞車(chē)的常用閘和保險(xiǎn)閘制動(dòng)時(shí)，所產(chǎn)生的力矩與實(shí)際提升最大靜載 荷旋轉(zhuǎn)

36、力矩之比不得小于 3。在調(diào)整雙卷筒提升絞車(chē)卷筒旋轉(zhuǎn)的相對(duì)位置時(shí)（此 時(shí)游動(dòng)卷筒與主軸脫離連接），制動(dòng)裝置在各滾筒閘輪上所發(fā)生的力矩，不得小 于該滾筒所懸重量（鋼絲繩重量與提升容量重量之和）形成的旋轉(zhuǎn)力矩的1 ? 2 倍。 在立井和傾角大于30的傾斜井巷，提升裝置的保險(xiǎn)閘發(fā)生作用時(shí)，減速 度必須符合：下放重載時(shí)，不得小于 1.5m/s。 3. 2 礦井提升機(jī)的安全保護(hù)裝置 《煤礦安全規(guī)程》第4 2 7條規(guī)定：提升機(jī)必須具有以下九種安全保護(hù)裝置： 防止過(guò)卷裝置、防止過(guò)速裝置、過(guò)負(fù)荷和欠電壓保護(hù)裝置、限速裝置、深度指示 器失效保護(hù)裝置、閘間隙保護(hù)裝置、松繩保護(hù)裝置、滿(mǎn)倉(cāng)保護(hù)裝置、減速功能保

37、護(hù)裝置 1、 防止過(guò)卷裝置：當(dāng)提升容器超過(guò)正常終端停止位置（或出車(chē)平臺(tái)）0.5m時(shí), 必須能自動(dòng)斷電，并能使保險(xiǎn)閘發(fā)生制動(dòng)作用。 2、 防止過(guò)速裝置：當(dāng)提升速度超過(guò)最大速度15 %寸，必須能自動(dòng)停電，并 能使保險(xiǎn)閘發(fā)生作用。 3、 過(guò)負(fù)荷和欠電壓保護(hù)裝置：在提升機(jī)的配電開(kāi)關(guān)上設(shè)有過(guò)電流和欠電壓 保護(hù)裝置,在過(guò)負(fù)荷或欠電壓情況下使配電開(kāi)關(guān)自動(dòng)跳閘，切斷提升電動(dòng)機(jī)電源， 并使保險(xiǎn)閘發(fā)生作用。 4、 限速裝置：提升速度超過(guò)3m/s的提升絞車(chē)必須裝設(shè)限速裝置， 以保證提升容器（或平衡錘）到達(dá)終端位置時(shí)的速度不超過(guò) 2m/s。如果限速裝置 為凸輪板,其在1個(gè)提升行程內(nèi)的旋轉(zhuǎn)角度應(yīng)不小于 2

38、70。 5、 深度指示器失效保護(hù)裝置：當(dāng)指示器失效時(shí)，能自動(dòng)停電并能使保險(xiǎn)閘發(fā) 生作用。 &閘間隙保護(hù)裝置：當(dāng)閘間隙超過(guò)規(guī)定值時(shí)，能自動(dòng)報(bào)警或自動(dòng)斷電。 7、松繩保護(hù)裝置：纏繞式提升絞車(chē)必須設(shè)置松繩保護(hù)裝置并接入安全回路和 報(bào)警回路，在鋼絲繩松弛時(shí)能自動(dòng)斷電并報(bào)警?；诽嵘龝r(shí) ，送繩保護(hù)裝置動(dòng)作 后,嚴(yán)禁受煤倉(cāng)放煤。 8、 滿(mǎn)倉(cāng)保護(hù)裝置：箕斗提升的井口煤倉(cāng)倉(cāng)滿(mǎn)時(shí)能自動(dòng)報(bào)警和自動(dòng)斷電。 9、 減速功能保護(hù)裝置：當(dāng)提升容器(或平衡錘)達(dá)到設(shè)計(jì)減速位置時(shí)，能示 警開(kāi)始減速。防止過(guò)卷裝置、防止過(guò)速裝置、限速裝置、減速功能保護(hù)裝置應(yīng)設(shè) 置為相互獨(dú)立的雙線(xiàn)型式。 3.2.1提升機(jī)機(jī)房的管理

39、 (1) 提升機(jī)機(jī)房電控室消防及其滅火、提升機(jī)機(jī)房必備消防器材如消防砂 箱、消防砂袋以及防火鍬、鎬、鉤、桶等；提升機(jī)機(jī)房必須配備必要的滅火器材。 如二氧化碳滅火器、干粉滅火器等；2 5m長(zhǎng)的消防軟管等。 (2) 提升機(jī)機(jī)房日常管理內(nèi)容：要認(rèn)真對(duì)滅火器定期檢查，防止失效；砂箱 砂量不得少于0.2個(gè)立，防火用具不得挪作他用、使用后應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充；消防用水 應(yīng)有一定的水量和壓力。 (3) 撲滅提升機(jī)機(jī)房電控室的電火和油火時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)和方法是， 應(yīng)盡快 切斷電源，防止火勢(shì)蔓延，并且防止觸電。切斷電源時(shí)應(yīng)注意：起火后絕緣降低， 操作人員應(yīng)使用絕緣用具；應(yīng)先斷開(kāi)負(fù)荷開(kāi)關(guān)，若無(wú)法斷開(kāi)開(kāi)關(guān)時(shí)，應(yīng)設(shè)法剪斷

40、線(xiàn) 路?；馂?zāi)發(fā)生后，應(yīng)立即向礦調(diào)度室報(bào)告。滅火時(shí) ，不可將身體或手持的用具觸 及導(dǎo)線(xiàn)和電氣設(shè)備，防止觸電。使用不導(dǎo)電的滅火器材(二氧化碳滅火器、干粉 滅火器等)若油著火時(shí)，不能用水直接滅火，只能用砂子以及二氧化碳滅火器、 干粉滅火器等器材滅火。 3. 2 .2 設(shè)備電氣火災(zāi)預(yù)防措施 (1) 提升機(jī)機(jī)房保持電氣設(shè)備的完好，發(fā)現(xiàn)故障及時(shí)處理。 (2) 提升機(jī)機(jī)房避免電氣設(shè)備的溫度過(guò)高。 (3 )提升機(jī)機(jī)房保持電氣設(shè)備的清潔，電纜要吊掛整齊，及時(shí)清理電氣設(shè)備 的油污、粉塵。 (4 )提升機(jī)機(jī)房電氣設(shè)備近處不得存放易燃、易爆等物品。 (5)提升機(jī)機(jī)房 配備足夠數(shù)量、不同種類(lèi)的消防器材，并加

41、強(qiáng)管理，定期檢查、試驗(yàn)。用后應(yīng)及時(shí) 補(bǔ)齊。 3. 2. 3提升機(jī)機(jī)房的保安措施 (1 )提高警踢，加強(qiáng)“三防”工作，保證設(shè)備的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。 (2) 非機(jī)房操作人員不準(zhǔn)人內(nèi)。外來(lái)人員必須經(jīng)有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)批準(zhǔn)后，持介紹 信,方可登記人內(nèi)。 (3) 遵守勞動(dòng)紀(jì)律，不準(zhǔn)脫崗或做與工作無(wú)關(guān)的事情。 (4) 積極做好安全檢查及事故預(yù)防工作。消防器材要完備可靠，發(fā)現(xiàn)隱患及時(shí) 消除。 (5) 發(fā)生電氣設(shè)備事故時(shí)，必須妥善保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，如實(shí)匯報(bào)情況 ，及時(shí)處理。 (6) 房門(mén)外要按規(guī)定懸掛“機(jī)房重地，閑人免進(jìn)”的警示牌 (7) 機(jī)房應(yīng)配應(yīng)照明急燈。 3. 2.4井下提升機(jī)電控室對(duì)風(fēng)量和溫度的具體要求

42、(1) 井下提升機(jī)主控室必須設(shè)有回風(fēng)的通道或調(diào)節(jié)風(fēng)窗。其回風(fēng)斷面和回風(fēng) 量應(yīng)根據(jù)機(jī)電設(shè)備的類(lèi)型、容量大小、提升能力、硐室斷面等情況而確定。通風(fēng) 網(wǎng)路必須獨(dú)立。 (2) 保持適宜的溫度，井下提升機(jī)主控室內(nèi)的溫度不得超過(guò)3 0C。當(dāng)機(jī)電硐 室的空氣溫度超過(guò)34C時(shí),必須采取降溫措施。 (3) 必須檢查瓦斯。特別是設(shè)置在采區(qū)內(nèi)的提升機(jī)主控室必須每班至少檢查 1次瓦斯?jié)舛取? (4 )檢查機(jī)電硐室的通風(fēng)是否合格，應(yīng)檢查發(fā)熱設(shè)備周?chē)鄼C(jī)殼 0.5m處的 回風(fēng)側(cè)的溫度不超過(guò)3 0C為合格。 3.2. 5斜井(巷)提升,常用的跑車(chē)防護(hù)裝置及設(shè)施類(lèi)型 (1)電動(dòng)式自動(dòng)擋車(chē)門(mén)：由擋車(chē)門(mén)、提檔裝置、

43、配重和電控系統(tǒng)等幾部分組 成。 (2) 機(jī)械式旁側(cè)處磕頭跑車(chē)防護(hù)裝置：當(dāng)提升機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，車(chē)箱碰撞活動(dòng) 板,使活動(dòng)板繞立軸上的撞板不會(huì)碰到作用杠桿上，于是車(chē)檔不落下。一旦發(fā)生跑 車(chē)，則立軸上的活動(dòng)板被飛速跑下的礦車(chē)猛烈碰撞后，迫使撞板碰到作用杠桿上， 使其繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，立即拉開(kāi)脫扣，使鋼絲繩失去拉力，擋住跑車(chē)。 (3) 檔桿式跑車(chē)防護(hù)裝置：利用跑車(chē)的作用力，通過(guò)杠桿與連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)， 使提檔裝置動(dòng)作，迫使車(chē)桿迅速落下，擋住跑車(chē)。 (4) 阻車(chē)叉跑車(chē)防護(hù)裝置：當(dāng)串車(chē)向上提升之前，把鉤工將阻車(chē)叉掛在最后 一輛礦車(chē)的尾部，一旦發(fā)生跑車(chē)，阻車(chē)叉能立即叉住礦車(chē)。 (5) 掛歷式跑車(chē)防護(hù)裝置：當(dāng)發(fā)生跑車(chē)

44、事故時(shí)，下跑的礦車(chē)以高速度沖擊擺 稈，撞擊銷(xiāo)軸，致使鉤稈繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并與樞環(huán)相互脫開(kāi) ，此刻擋車(chē)門(mén)失去鋼絲繩 的牽引力，靠自重立即下落，擋往跑車(chē)。 (6) 壓輪式跑車(chē)防護(hù)裝置：安設(shè)在井口和中部車(chē)場(chǎng)，礦車(chē)或串車(chē)正常運(yùn)行時(shí)， 提升鋼絲繩拉緊，并將移動(dòng)繩輪緊緊壓下，通過(guò)連接鋼絲繩將擋車(chē)門(mén)拉起。一旦發(fā) 生跑車(chē),提升鋼絲繩松弛，對(duì)移動(dòng)繩輪失去壓力，擋車(chē)門(mén)因無(wú)牽引力而由于自重立 即下落，擋住跑車(chē)。 第4章 提升機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn) 4.1引言 經(jīng)過(guò)分析比較，權(quán)衡各種控制方案的優(yōu)劣，結(jié)合提升機(jī)調(diào)速系統(tǒng)屬于恒轉(zhuǎn)矩 負(fù)載特性，最終選擇PLC與變頻器相結(jié)合的變頻調(diào)速方案，其變頻控制方式為 ： 矢量變

45、頻調(diào)速控制。 此方案能夠很好解決傳統(tǒng)交流繞線(xiàn)式電機(jī)串電阻調(diào)速系統(tǒng)的缺點(diǎn)， 變頻調(diào)速 是通過(guò)改變定子供電頻率來(lái)達(dá)到電機(jī)調(diào)速的目的， 無(wú)論轉(zhuǎn)速高低，其機(jī)械特性基 本上與自然機(jī)械特性平行，能夠滿(mǎn)足提升機(jī)特殊工作環(huán)境的要求且有著明顯的節(jié) 電效果;采用PLC對(duì)提升系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)和監(jiān)控，使系統(tǒng)更加安全可靠。變頻調(diào)速 系統(tǒng)將是提升機(jī)電控系統(tǒng)的發(fā)展方向。 4. 2提升機(jī)電控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 基于PLC控制的大功率礦井提升機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)由動(dòng)力裝置、液壓站、 變頻器、操作臺(tái)和控制監(jiān)視系統(tǒng)組成，系統(tǒng)框圖如圖3— 1所示。各部分功能如 下： 動(dòng)力裝置：包括主電機(jī)、減速器、卷筒、制動(dòng)器和底座，完成人、物、料

46、的 運(yùn)輸任務(wù)。主電機(jī)通過(guò)減速器向卷筒提供牽引所需的動(dòng)力。 液壓站：為提升機(jī)提供制動(dòng)力，停車(chē)時(shí)先通過(guò)液壓站給卷筒施加機(jī)械制動(dòng)力， 再取消直流制動(dòng)力；提升機(jī)起動(dòng)時(shí)，先對(duì)電機(jī)施加直流制動(dòng)，再松開(kāi)機(jī)械抱閘 ， 防止溜車(chē)，以保證系統(tǒng)安全可靠地工作。 變頻調(diào)速器：是動(dòng)力裝置的能量供給單元，通過(guò)它可將輸入工頻電能轉(zhuǎn)換 成頻率可調(diào)的電能提供給交流電動(dòng)機(jī)，以達(dá)到控制交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。 操作臺(tái)：操作臺(tái)設(shè)置兩個(gè)手柄，分別用于速度輔助給定及制動(dòng)力給定。它是 整個(gè)礦井提升機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)的控制核心，通過(guò)它可以設(shè)定系統(tǒng)的工作方式和控制方 式，可以發(fā)布系統(tǒng)的各種控制命令，以實(shí)現(xiàn)對(duì)提升機(jī)啟動(dòng)、加速、平穩(wěn)運(yùn)行、減 速、停車(chē)

47、以及緊急制動(dòng)等各種控制功能。 控制監(jiān)視系統(tǒng)：是操作人員和控制系統(tǒng)及運(yùn)輸系統(tǒng)之間的橋梁，它可以在線(xiàn) 監(jiān)測(cè)提升機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)的各種工作參數(shù)、工作狀態(tài)、故障參數(shù)和故障狀態(tài)。 變頻調(diào)速控制系統(tǒng)工作原理： 如圖3 — 1,系統(tǒng)內(nèi)部采用矢量控制思想,AC 3 80V三相動(dòng)力電源由隔爆接 線(xiàn)腔R,S ,T 3個(gè)接線(xiàn)柱接入隔爆主腔內(nèi),大功率變頻（S B 61G1 10KW可以將 工頻三相交流電經(jīng)過(guò)交一直變換之后經(jīng)過(guò)逆變器，利用設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行逆變，使 得輸出為某一相應(yīng)設(shè)定頻率的交流電，經(jīng)變頻后輸出U，V, W來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)行。 變頻器輸出頻率的變化，將導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速變化，二者之間的關(guān)系近似線(xiàn) 性。這樣，

48、就起到了調(diào)速的作用。 在提升過(guò)程中，控制提升機(jī)運(yùn)行的主速度給定 S形速度曲線(xiàn)由P LC編程產(chǎn) 生，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換,由模擬量輸出口輸出，以驅(qū)動(dòng)變頻器工作；對(duì)變頻器輸出 頻率的調(diào)整控制，也可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的工況需要，由操作臺(tái)速度控制手柄以輔助給定 的方式進(jìn)行控制。 旋轉(zhuǎn)編碼器可以檢測(cè)主電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，并將此信號(hào)傳送給可編程控制器,PLC 通過(guò)該信號(hào)可以累計(jì)計(jì)算提升機(jī)的行走距離。操作人員通過(guò)操作臺(tái)向 PLC發(fā)送 控制提升機(jī)運(yùn)行的控制命令?？刂票O(jiān)視系統(tǒng)通過(guò)與 PLC的通信,將電動(dòng)機(jī)的所有 運(yùn)行參數(shù)和故障參數(shù)都顯示出來(lái)，并對(duì)礦車(chē)的位置及速度進(jìn)行時(shí)時(shí)監(jiān)控。為操作 人員分析故障、判斷故障和處理提供依據(jù)。

49、 4.3提升機(jī)電控系統(tǒng)變頻器選擇 本調(diào)速控制系統(tǒng)包括：德國(guó)的西門(mén)子(Sie m ens )公司生產(chǎn)的模塊式 PLCS7-300和變頻器各一臺(tái)。變頻器選用森蘭公司的通用變頻器系列 SB6 1 G11 0 KW通用變頻器,功率為110kW 根據(jù)變頻調(diào)速原理，在變頻器的控制輸入回路中接入頻率設(shè)定電路，由 PLC 輸出的模擬量，即電壓或電流信號(hào)來(lái)控制變頻器的輸出頻率， 實(shí)現(xiàn)電機(jī)速度控制。 本系統(tǒng)中調(diào)速采用PLC^ D/A模塊配合變頻器進(jìn)行,通過(guò)P LC輸出電壓信號(hào)(0? 10V)來(lái)控制變頻器的頻率。此時(shí)的變頻器輸出頻率與設(shè)定電壓輸入成正比。 為了便于監(jiān)控變頻器的運(yùn)行狀態(tài)并及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常

50、，應(yīng)取出變頻器的異常信號(hào) 送到PLC的輸入模塊，以作為變頻器的事故報(bào)警信號(hào)及安全制動(dòng)。 為了與變頻調(diào)速系統(tǒng)配合，保證在啟動(dòng)力矩、低頻轉(zhuǎn)矩、過(guò)載能力等方面滿(mǎn) 足系統(tǒng)的要求，選用冶金起重專(zhuān)用變頻電動(dòng)機(jī)。 變頻電動(dòng)機(jī)的電磁設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)和絕緣系統(tǒng)設(shè)計(jì)既考慮了對(duì)變頻器電源供電和寬范圍變頻調(diào)速的適應(yīng)能力， 又 體現(xiàn)了冶金及起重專(zhuān)用三相異步電動(dòng)機(jī)過(guò)載能力大、 機(jī)械強(qiáng)度高的特點(diǎn)。與變頻 調(diào)速良好的起、制動(dòng)功能相結(jié)合，特別適用于采用變頻調(diào)速，短時(shí)間或斷續(xù)周期 運(yùn)行、頻繁啟動(dòng)和制動(dòng)的場(chǎng)合，既能保證電動(dòng)機(jī)在高頻時(shí)的過(guò)載能力，又能在低 頻時(shí)保持恒轉(zhuǎn)矩輸出。 4. 4變頻控制部分設(shè)計(jì) 4. 4 .

51、1.變頻調(diào)速主系統(tǒng)設(shè)計(jì) 變頻調(diào)速單元采用森蘭S B61系列SB61G110KW通用變頻器，其變頻調(diào)速系 統(tǒng)主電路如圖3—2所示。與標(biāo)準(zhǔn)的電壓一頻率控制裝置相比較，在速度參數(shù)和 負(fù)載轉(zhuǎn)矩都改變的情況下，VVC PLus的動(dòng)態(tài)和穩(wěn)定性較優(yōu)越，可實(shí)現(xiàn)一個(gè)全數(shù) 字化的保護(hù)，即使在最?lèi)毫拥牟僮鳁l件下 ,也可確?？煽窟\(yùn)行。S B6 1G11CK W 具有國(guó)際領(lǐng)先的無(wú)速度傳感器矢量控制技術(shù)和擬超導(dǎo)技術(shù)， 使電機(jī)低速時(shí)機(jī)械特 性變硬。同時(shí)具有短路、接地和過(guò)載保護(hù)功能。 調(diào)速控制系統(tǒng)主電路主要部件的功能和原理： ① 空氣斷路器：過(guò)流過(guò)載保護(hù)； ② 交流接觸器：切斷電源和啟動(dòng)； ③ 交流電抗器

52、La :降低諧波，抑制浪涌電壓，改善功率因數(shù); ④ 噪聲濾波LB:減小無(wú)線(xiàn)電干擾； ⑤ 電抗器LA:減小干擾和振動(dòng)； ⑥ 熱繼電器FR斷相保護(hù)，過(guò)載保護(hù)； 1提升電動(dòng)機(jī)選擇 一般電動(dòng)機(jī)的額定電流可以用如下公式計(jì)算，即： 根據(jù)上述公式對(duì)一般三相交流異步電功機(jī)的額定電流計(jì)算得出： 異步電動(dòng)機(jī) 的額定電流與電動(dòng)機(jī)額定功率的關(guān)系為：如果U =380 V,電流大約為1 kW是2A。 因此.在選擇電動(dòng)機(jī)的保護(hù)元件時(shí)可以用 1kw2A 來(lái)估算電動(dòng)機(jī)的額定電流值，從而達(dá)到快速選擇保護(hù)元件的目的。 本調(diào)速系統(tǒng)所選電動(dòng)機(jī)為：QABP系列三相異步變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)。其技術(shù)數(shù)據(jù) 如表3 — 1所示：

53、 U 3 — 1 E 極電機(jī)技術(shù)?數(shù)（50HZ ^01 7E0r/nin） 林稱(chēng)功 聿丿KW St定轄 鶴定轉(zhuǎn) 1 r/min ) 量大專(zhuān)加wt 宦轉(zhuǎn)矩倍 時(shí) /Kg 315M8A .■0 118 955 741 0 4, 9591 1015 2變頻器的容量選擇 在一臺(tái)變頻器驅(qū)動(dòng)一臺(tái)電機(jī)的情況下，變頻器的容量選擇要保證變頻器的額 定電流大于該電動(dòng)機(jī)的額定電流，或者是變頻器所適配的電動(dòng)機(jī)功率大于當(dāng)前該 電動(dòng)機(jī)的功率。另外礦用提升機(jī)屬于頻繁起動(dòng)、加減速運(yùn)轉(zhuǎn) ，其變頻器容量的選 定應(yīng)根據(jù)加速、恒速、減速等各種運(yùn)行狀態(tài)下的電流值 ，按

54、下式確定： T _ M +厶茁+…厶& ” 式中：變頻器額定輸出電流（A）; 各運(yùn)行狀態(tài)平均電流A）; 各運(yùn)行狀態(tài)下的時(shí)間； K0:安全系數(shù)（運(yùn)行頻繁時(shí)取1.2，其它條件下為1.1）。 考慮到礦用電機(jī)性能上的差異及機(jī)械負(fù)載的波動(dòng) ，變頻器容量取電動(dòng)機(jī)容量的 1.4倍，本系統(tǒng)中所需電動(dòng)機(jī)的軸上功率為 75KV，按1. 4倍容量就選擇105KW 以上變頻器。 3變頻器的選擇絞車(chē)升降的運(yùn)轉(zhuǎn)具有較大慣性 ，四象限運(yùn)行的特點(diǎn)，與其他 傳動(dòng)機(jī)械相比對(duì)變頻器有著更為苛刻的安全和性能上的要求 ，SB61 G系列通用變 頻器是專(zhuān)為起重類(lèi)負(fù)載而設(shè)計(jì)的專(zhuān)用變頻器， 該系列產(chǎn)品采用了最優(yōu)的電機(jī)控制

55、方法一矢量控制技術(shù)，它可以對(duì)所有交流電動(dòng)機(jī)的核心變量進(jìn)行控制 ，并把定子 磁通、轉(zhuǎn)矩作為主要控制變量。其對(duì)負(fù)載的變化和瞬時(shí)掉電 ，能做出迅速響應(yīng)； 開(kāi)環(huán)控制精度可以達(dá)到閉環(huán)矢量控制的精度（誤差 0. 1%~0 . 5 %），開(kāi)環(huán)轉(zhuǎn)矩 階躍上升時(shí)間小于5 ms ,起動(dòng)轉(zhuǎn)矩可達(dá)2 0 0%并具有有效的磁通制動(dòng)來(lái)提供最 大可能的制動(dòng)力矩。尤其它還提供了絞車(chē)應(yīng)用宏程序，可以實(shí)現(xiàn)絞車(chē)過(guò)載保護(hù)、 過(guò)卷保護(hù)、超速保護(hù)和各種故障監(jiān)控及報(bào)警，模塊化功能可方便實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)多 臺(tái)絞車(chē)同步控制，確保使用時(shí)安全快速運(yùn)行、故障處理容易、維護(hù)簡(jiǎn)單。 根據(jù)變頻器所需容量,查變頻器型號(hào)規(guī)格:選擇森蘭SB61GQ0KW通

56、用型變 頻器。其標(biāo)稱(chēng)參數(shù)如表3 — 2所示：  型號(hào) 電壓 容量 電流 功率 SB61G110KW 400/ 13B. 0KVA 210. 0A 110 Kff 2 森 SB61G110 K W通用型變頻器的參數(shù) 4 .4 .2變頻器外電路設(shè)計(jì) K Mi KM1 R f）PLC的軼JU遼軸人 K r l ft frfKjrtlJlJ 掩轉(zhuǎn) K I 4 ? 4-fl f- ■ r 9-4 F a +s*-4| fl* 4 ■ -4 d fi * ■ ■*** ■ I 1 I FR H :：A _ VK1 i卜腥 竺二 3田 3

57、-or Pit FpijH-心 IM 棄 3flA o HL SOB 30C TH! P 1A IM J 血?jiǎng)?chuàng)電剛 COM 變制i需外欄電歸叫 1功單兒 TB VR2 *WF抽時(shí)宅 REV FWFJ CM 變頻器可以輸出頻率可調(diào)的交流電源，另外在變頻器的外圍加設(shè)有聲光報(bào)警輸出 口及制動(dòng)單元，能夠?qū)崿F(xiàn)變頻器故障報(bào)警器和安全制動(dòng) ，更有效的對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn) 行安全保護(hù)，變頻器可以輸出頻率可調(diào)的交流電源，另外在變頻器的外圍加設(shè)有 聲光報(bào)警輸出口及制動(dòng)單元，能夠?qū)崿F(xiàn)變頻器故障報(bào)警器和安全制動(dòng) ，更有效的 對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行安全保護(hù)，外部電路連接如圖3 — 3所示。

58、 1聲光報(bào)警回路 （1）、變頻器報(bào)警輸出的動(dòng)斷（常閉）觸點(diǎn)“ 30B- 30C ”串聯(lián)在KM1的線(xiàn)圈 電路內(nèi)，當(dāng)變頻器因故障不能正常工作時(shí)，發(fā)出報(bào)警；同是報(bào)警輸出的常閉觸點(diǎn)動(dòng) 作,使KM1線(xiàn)圈失電，將變頻器與電源斷開(kāi)，進(jìn)行安全保護(hù)。為了保護(hù)報(bào)警輸出 的觸點(diǎn)，在接觸器的線(xiàn)圈兩 端，并聯(lián)阻容吸收電路（即 RC震蕩電路）。 （2 ）、聲光報(bào)警電路由報(bào)警輸出的動(dòng)合（常開(kāi)）觸點(diǎn)“ 3 0 B-30A”控制,當(dāng) 變頻器跳閘時(shí)，觸點(diǎn)“ 30B-30A”閉合,將報(bào)警指示燈HL和電笛HA接通，進(jìn)行聲 光報(bào)警。 與此同時(shí)，斷電器KA 1得電，其觸點(diǎn)將聲光報(bào)警電路自鎖，使變頻器斷電 后，聲光報(bào)警能持續(xù)

59、下去，直到工作人員按下ST1為止，報(bào)警才能解除。 另外繼電器線(xiàn)圈和電笛線(xiàn)圈的兩端， 也需要并聯(lián)阻容吸收電路，以保護(hù)變頻 器內(nèi)部報(bào)警繼電器觸點(diǎn)。 2制動(dòng)控制回路 提升機(jī)負(fù)載由于慣性較大，當(dāng)變頻器的輸出頻率下降至0 Hz時(shí),常常停不 住，而有“蠕動(dòng)”(也稱(chēng)爬行)現(xiàn)象，在礦山提升機(jī)這種大負(fù)載機(jī)械中，蠕動(dòng)現(xiàn)象 有可能造成十分危險(xiǎn)的后果。為此，變頻器調(diào)速時(shí)應(yīng)設(shè)置能耗制動(dòng)和直流制動(dòng)功 能。 一、 能耗制動(dòng)電路的作用 在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)的降速和停機(jī)，是通過(guò)逐漸減小頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 這時(shí)： 1、 電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)在頻率剛減小的瞬間，電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速隨之下降，而 由于機(jī)械慣性的原因，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)

60、子轉(zhuǎn)速未變。當(dāng)同步轉(zhuǎn)速低于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時(shí) ，轉(zhuǎn) 子電流的相位幾乎改變了1 80 ,電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)。與此同時(shí)，電動(dòng)機(jī)軸 上的轉(zhuǎn)矩變成了制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速迅速下降。從電動(dòng)機(jī)的角度來(lái)看 ，處 于再生制動(dòng)狀態(tài)。 2、 變頻調(diào)速系統(tǒng)的工作狀態(tài)電動(dòng)機(jī)再生的電能經(jīng)如圖 3— 2所示與逆變管反 并聯(lián)的續(xù)流二極管全波整流后反饋到直流電路，由于直流電路的電能無(wú)法回輸給 電網(wǎng),盡管各部分電路還在消耗電能，但電容上仍有短時(shí)間的電荷堆積，形成“泵 生電壓”，使直流電壓升高。過(guò)高的直流電壓將使各部分器件受到損害。因此 ， 當(dāng)直流電壓超過(guò)一定值時(shí)，就要求提供一條放電回路，將再生的電能消耗掉。所 以，從變頻調(diào)

61、速系統(tǒng)的角度來(lái)看，拖動(dòng)系統(tǒng)在轉(zhuǎn)速下降時(shí)減少的動(dòng)能 ，由電動(dòng)機(jī) “再生”電能后，在變頻器的直流電路中被消耗掉了。 歸根結(jié)底，是通過(guò)消耗能量 而獲得制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的，屬于能耗制動(dòng)狀態(tài)。 用于消耗電動(dòng)機(jī)再生電能的電路，就是 能耗制動(dòng)電路。 二、 能耗制動(dòng)電路的構(gòu)成 1、制動(dòng)電阻能耗制動(dòng)電路結(jié)構(gòu)如圖 3—4所示，圖中的BR就是制動(dòng)電阻，用于將 電動(dòng)機(jī)的再生電 能轉(zhuǎn)換成熱能而消耗掉。其選擇方法如下： (1) 的阻值一般情況下，的大小以使制動(dòng)電流不超過(guò)變頻器額定電流的一半 為宜。 (2) 的功率由于的工況屬于短時(shí)工作，幫其標(biāo)稱(chēng)功率可以比長(zhǎng)期通電時(shí)消耗 的功率小很多：式中，為選用系數(shù)，取值范圍約為=0.

62、3?0.5 ,取決于電動(dòng)機(jī)的容量和工況。通常,電動(dòng)機(jī)容量較小時(shí)取小值，反之取大值。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的再生制動(dòng)狀 態(tài)屬于正常工作狀態(tài)時(shí)，應(yīng) 取二1. 0。例如超重機(jī)械中，吊鉤的下降過(guò)程就是。 2、制動(dòng)單元BV 如圖3—4 ,制動(dòng)單元BV的功能是，當(dāng)直流回路的電壓超過(guò)規(guī)定的限值勤時(shí)，接 通耗能電路,使直流回路通過(guò)釋放能量。 （I ）制動(dòng)單元BV的組成如圖上劃線(xiàn)框所示，BV的組成如下： a）功率管用于接通與關(guān)斷能耗電路，是制動(dòng)單元的主體。 + 圖3—4能耗制動(dòng)和制動(dòng)單元電路 b）電壓取樣與比較電路由于的驅(qū)動(dòng)電路是低壓電路 ，故只能按比例取出的一 部分作為采樣電壓，和基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較

63、，得到控制導(dǎo)通或截止的指令信號(hào)。 c ）驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電路用于接受“取樣與比較電路”給出的指令信號(hào)，驅(qū)動(dòng)導(dǎo) 通或截止。 （I I ）功率管的選用的常用器件是G TR或I GBT其主要參數(shù)的一般選擇方 法如下： a） 擊穿電壓在電源電壓為 380V時(shí)，選=1000V即可。 b） 集電極最大電流按正常電壓下流經(jīng)的電流的兩倍來(lái)選擇 r > ju /R 三、直流制動(dòng)單元能耗制動(dòng)和直流制動(dòng)配合使用能達(dá)到理想的制動(dòng)效果。直 流制動(dòng)原理： 所謂直流制動(dòng)，就是向電動(dòng)機(jī)的定子繞組內(nèi)通入直流電流，使異步電動(dòng)機(jī)處于 能耗制動(dòng)狀態(tài)。具體操作是，將電機(jī)與變頻器切斷后向定子繞組內(nèi)通入直流電流， 定子磁場(chǎng)是靜止

64、的。這時(shí)，轉(zhuǎn)子繞組切割磁力線(xiàn)后產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn) 方向相反，是制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。因?yàn)檗D(zhuǎn)子繞組切割磁力線(xiàn)的速度較大，所產(chǎn)生的制動(dòng)轉(zhuǎn)  矩比較強(qiáng)烈，從而可縮短停機(jī)時(shí)間。此外，直流磁場(chǎng)本身具有吸住轉(zhuǎn)子的作用， 可以有效地消除轉(zhuǎn)子的蠕動(dòng)。 直流制動(dòng)功能預(yù)置 A、直流制動(dòng)的起始頻率,通常直流制動(dòng)都是和再生制動(dòng)配合使用的。即： 首 先用再生制動(dòng)方式將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速降至較低轉(zhuǎn)速，然后再轉(zhuǎn)換成直流制動(dòng) ，使電 動(dòng)機(jī)迅速停住。轉(zhuǎn)換時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率即為直流制動(dòng)的起始頻率 ，如圖所示。預(yù)置起 始頻率的主要依據(jù)是負(fù)載對(duì)制動(dòng)時(shí)間的要求，要求制動(dòng)時(shí)間越短 ，則起始頻率應(yīng) 越高。 B、直流制動(dòng)強(qiáng)度即預(yù)置在定子繞組上施

65、加直流電壓或直流電流的大小 ，它決 定了直流制動(dòng)的強(qiáng)度，如圖3 — 5 所示。預(yù)置直流制動(dòng)電壓（或制動(dòng)電流）的主要依據(jù)是負(fù)載慣性的大小，慣性越大 者,直流制動(dòng)強(qiáng)度（或）也應(yīng)越大。一般情況下，直流電壓以不超過(guò)5 0 V為宜。 3）直流制動(dòng)時(shí)間 即施加直流制動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短。預(yù)置直流制動(dòng)時(shí)間的主要依據(jù)是負(fù)載是否有 直流制 ） “爬行”現(xiàn)象，以及對(duì)克服“爬行”的要求，要求越高者，應(yīng)適當(dāng)長(zhǎng)一些。 動(dòng)功能預(yù)置參數(shù)F 403、F4 0 4、F405設(shè)置（見(jiàn)附錄：變頻器各項(xiàng)參數(shù)設(shè)定 t 圖3—5直流制動(dòng)功能預(yù)置 4.5 PLC控制部分設(shè)計(jì) 4. 5

66、 .1基本控制功能 ,主要的 PLC是本控制系統(tǒng)中關(guān)鍵的一環(huán),其主要控制電路如圖3—6所示控制功能有如下幾項(xiàng)：主令操作控制、保護(hù)監(jiān)視控制。 主令操作控制，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)提升機(jī)與操作臺(tái)之間的指令傳遞，向提 升系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的指令，并改變相應(yīng)電控系統(tǒng)的工作狀態(tài)，使提升機(jī)按照預(yù)定的 力圖和速度圖安全運(yùn)行，運(yùn)行方式可分為啟動(dòng)、等速運(yùn)行、減速、爬行、停車(chē)。 PLC根據(jù)運(yùn)行方式對(duì)變頻器實(shí)現(xiàn) S形速度給定控制，實(shí)現(xiàn)箕斗運(yùn)行速度的準(zhǔn)S形 曲線(xiàn)。 PL C還完成各種保護(hù)監(jiān)視功能。監(jiān)控內(nèi)容主要包括 ：超速監(jiān)視、過(guò)卷監(jiān)視、 實(shí)時(shí)速度監(jiān)視、井筒過(guò)卷監(jiān)視、變頻器故障監(jiān)視、礦車(chē)行程監(jiān)視、過(guò)載監(jiān)視、深 度指示器監(jiān)視等，以上監(jiān)視內(nèi)容出現(xiàn)故障時(shí)，通過(guò)報(bào)警回路報(bào)警或安全回路實(shí)現(xiàn) 抱閘停車(chē)保護(hù)。 1、起動(dòng)，停車(chē) (1)多數(shù)變頻器不能適應(yīng)上電運(yùn)行功能，所以應(yīng)對(duì)控制系統(tǒng)加入保護(hù)功能。 當(dāng)需要開(kāi)機(jī)運(yùn)行時(shí)，按下起動(dòng)按鈕SB 1,其輸出繼電器KM1便吸合，置于電源與 變頻器之間的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，將三相AC 380V動(dòng)力電接入變頻調(diào)速回路中；當(dāng)減 速停車(chē),并實(shí)現(xiàn)機(jī)械抱閘制動(dòng)后，可以將變頻器與動(dòng)力電源