矿井提升机调速控制系统探讨

摘要：矿井提升机的速度控制是通过调速控制系统实现的，结合调速技术的应用，保障矿井提升机速度控制的可靠性，同时排除外界因素的干扰。控制系统在矿井提升机调速的过程中发挥重要的作用，提高提升机的防干扰能力，保障提升机在矿井作业中保持合理的速度。文章通过对矿井提升机进行研究，分析了调速控制系统的应用。

关键词：矿井提升机；调速控制系统；速度控制；矿井作业；变频技术；PLC技术 文献标识码：A

中图分类号：TD53 文章编号：1009-2374（2015）13-0168-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.13.084

矿井提升机调速的控制系统具有自动化的特点，深入应用变频技术和PLC技术，全面控制提升机调速，促使其满足矿井作业的需求，以免超出矿井提升机的规定负载。矿井提升机调速控制系统的设计与应用，需要符合矿井作业的实践需求，一方面体现调速控制系统的优势，另一方面改善矿井提升机的性能，加强提升机调速的控制能力。

1 矿井提升机调速控制系统的设计

提升机调速控制系统在矿井作业中，应该保持灵活便捷的调节方式，为了确保提升机调速的稳定，同时保障载荷、频率的科学性，需要规划提升机调速控制系统的设计，维持提升机高效率的运行状态。

1.1 主系统设计

矿井提升机的主系统中的设备有空气断路器、接触器、变频器以及电机等，组成了具有控制作用的主系统。主系统设计中引入了变频控制的理论，目的是确保提升机调速控制系统的安全与稳定，可以负担矿井作业中的提升负荷。主系统设计中比较重要的是矢量控制部分，矢量控制的对象是提升机调速控制系统中的变量设备，如电动机等，严格控制主要变量，根据矿井提升机的运行实况提供合理的电源。矿井提升机调速主系统中涉及到了报警设计，在矿井提升机运行时，既可以起到故障报警的作用，又可以保护提升机调速控制系统的安全性，为矿井提升机提供高级别的安全防护。

1.2 PLC控制设计

PLC控制设计是提升机调速控制系统设计的关键，因为PLC控制设计中涉及到的功能比较多，比较重要的是控制与监视，规范出PLC外接设备的接线，对照安装依据连接PLC和外接设备，确保PLC对提升机的控制力度，所以在提升机调速控制系统中进行PLC设计。PLC控制设计主要体现在三个方面，分析如下：（1）主令操作，控制提升机调速的发送指令，PLC具有自动化的特点，其可根据矿井的实况，在PLC的作用下设计合理的运行速度；（2）保护监控，调速控制系统不仅要适应矿井作业中提升机的运行，还要利用PLC实现监控保护，保证提升机调速控制系统运行的效率；（3）信息监测，PLC在矿井提升机调速控制系统内，主动监测提升机的性能信息，确保提升机调速的准确性。

1.3 调速控制系统设计

矿井提升机调速控制系统的设计，实现了安全的运行，配合调速性能并保障提升机运行的准确性。矿井提升机运行时，由调速控制系统完善指令并发送，所以在提升机运行的整个过程中，调速控制系统发挥重要的作用，而调速控制系统的设计，重点考虑保护措施的应用，特别是短路保护，通过空气断路器保护提升机调速系统的安全性，优化调速控制系统的设计。

2 矿井提升机调速控制系统的应用技术

矿井提升机调速控制系统的应用技术中，最为关键的是上文所述的变频技术和PLC技术，以某矿井提升机为例，具体分析此两项技术在控制系统中的应用。

2.1 变频技术

变频技术是矿井提升机调速控制系统中不可缺少的一项，提升机调速时涉及到多项变量，为了降低矿井提升机调速时的能源消耗，利用变频技术提供优质的调速环境，促使提升机适应矿井运行。变频技术的核心是控制电动机的频率和转速，关系公式为：n=60f（1-s）/p，n=转速、f=电源频率、s=转差率、p=极对数，通过变频调节装置控制f，有利于调节n和电动机的输出功率。变频技术的应用促使电动机在低速状态下也能满足提升机的运行需求，利用平滑的速度调控提升机，既可以提高提升机调速控制的水平，又可以节约电动机的工作电能。

2.2 PLC技术

PLC技术的融合性强，满足矿井提升机调速控制系统的多项需求，实现自动化的调速方式。PLC技术具有自动控制的优势，应用在调速控制系统的多个模块中，如CPU、信号等，完善调速控制系统。例如：PLC技术在矿井提升机调速控制系统中实现初始化到安全保护的运行，提高提升机调速的自检能力，同时协助矿井提升机的故障诊断，保护提升机的安全性。PLC技术应用前期，可以按照矿井提升机调速的实况设计仿真实现，确保PLC技术适用于矿井调速。

3 矿井提升机调速控制系统的改造

结合矿井提升机调速控制系统的运行，提出几点改造建议，提高调速控制系统的性能。以某矿井提升机为例，分析调速控制系统的改造点。

3.1 矿井提升机调速控制系统的参数

该矿井提升机调速控制系统中电动机功率为75kW，提供最大的提升速度是2.5m/s，运行中的减速比是24∶1，利用转子串电阻进行调速控制。该提升机调速控制系统的运行较为传统，以变频调速为核心设计系统改造。

3.2 系统参数的相关改进

该矿井提升机调速控制系统围绕变频调速进行参数改进，分析具体的改进措施。如：（1）针对矿井提升机启动的各个速度阶段，实行频率改进，结合变频调速装置，将提升机速度重新划分为四个阶段，在提升机运行中提供启动和变化的速度，在变频调节的状态下确保提升机的速度达到最佳状态；（2）规定提升机启动和制动的频率是0.2Hz，速度控制的频率上限是50Hz，利用变频调速提供矢量控制，确保该矿井能够准确地控制提升机的速度，实现稳定的速度调节，改善调速控制的环境。

4 结语

矿井提升机调速控制系统的设计较为复杂，利用控制技术并落实改造方法，提高提升机的根本性能，保障提升机调速的效率，同时降低矿井提升机的能源消耗量。提升机在矿井作业中具有很大的发展潜能，所以重点完善提升机的调速系统，促使提升机适应矿井作业的环境，体现控制系统在矿井提升作业中的积极性，提升机的优势价值。

参考文献

[1] 李春婷.矿井提升机调速控制系统分析探究[J].河南科技，2013，（24）.

[2] 任冲.基于DTC技术的矿井提升机调速系统的研究[D].安徽理工大学，2012.

[3] 何晓群.矿井提升机调速和控制系统的发展[J].工矿自动化，2009，（7）.

[4] 彭钟钟.基于ARM的嵌入式矿井提升机变频调速控制系统[D].湖南科技大学，2011.

作者简介：朱王敏（1984-），男，浙江临海人，上海地澳自动化科技有限公司助理工程师，研究方向：矿山自动化。

（责任编辑：王 波）endprint