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应用数控技术改造煤矿提升机的研究实践

Researchandpracticeofapplyingnumericalcontroltechnologytotransformminehoist李剑峰

（兖矿集团设计研究院山东273500）

摘要：文章介绍了兖州矿区在数控技术应用于矿井提升机电控系统改造方面进行的研究成果和实践经验，具有相当的参考价值。

关键词：煤矿；提升机；数控技术

中图分类号：TD679文献标识码：B

0引言

煤矿的井口提升工序是生产过程中的重要环节。立井提升机担负着物料、人员等的提升任务，是煤矿的关键机电设备之一。它的安全、可靠运行对矿井的生产及安全起着非常重要的作用，不仅关系到矿井的生产能力，而且还与矿工的生命安全紧密系在一起。由于提升机的生产工艺要求比较高，所以它的电气传动及控制一直是各国电气传动界的重要研究领域。随着生产的发展和技术的进步，矿井提升系统的安全可靠性也越来越显突出，人们对提升机电控系统的要求，包括人性化、智能化设计和结构形式等都提出更高的要求。兖州矿区对提升机电控设备的长期操作过程中积累了许多经验，同时也发现数控技术改造后的新设备仍然存在一些不完美的地方。近几年来，兖州矿业（集团）有限责任公司下属煤矿在数控技术应用于矿井提升机的传动与控制改造方面进行大量的研究和实践，并且取得良好的现场使用效果，今后有必要继续进行深入研究和技术改造，使提升机数控系统更加完善。他们的经验对国内同行具有相当的参考价值。

1矿井提升机数控化改造的研究

山东科技大学和兖州矿业（集团）公司南屯煤矿对国内目前仍然大量使用的旧型矿井提升机数控化改造进行了研究。

矿井数控提升机系统主要由主控、驱控、制动、监控和井筒信号系统等组成，其安全回路设计以硬件安全回路为主,驱动控制、制动、监控、井筒信号系统及关键状态信号与主控有联系和通讯关系的系统对安全回路调闸有要求时,主控的安全回路（软件安全回路）就会动作,并向继电器安全回路发出调闸指令。提升机系统设计一般以硬件继电器安全回路为最后、最基础的保护环节,安全回路遵循带电闭合、失电分断的设计原则，以确保在任何异常的情况下安全回路均能调闸，确保提升机的安全运行。

=1\*GB2⑴行程校正

矿井数控提升机利用主控系统接收来自与滚筒轴相连的脉冲变换器脉冲信号，进行脉冲计数，然后计算出提升位置值和速度值。在提升过程中，由于钢丝绳蠕动、伸长、滑绳和主滚筒衬垫变化等因素会对提升机运行产生影响，以致计数结果出现偏差。为了防止提升机在运行中的可变性因素导致行程计算与箕斗或罐笼实际位置不符，设置提升机行程校正功能。

=1\*GB3①提升行程精确校正。提升箕斗在向上运行过程中遇到井筒位置磁开关时，将磁开关所在位置的提升高度写入PLC的高速计数功能模块，实现行程校正。为了弥补磁开关动作的不可靠性，系统在不同的位置高度设置多个行程位置校正开关。如果1个开关动作失常而其余位置开关动作仍能精确校正，在校正磁开关位置不变的情况下改变到位开关前的校正值实现到位位置小范围调整，解决提升绳由于某种原因产生的长度变化对提升机状态的影响。

=2\*GB3②校正位置开关状态检查。这是提升机行程校正功能的预防性措施，主要实现箕斗或者罐笼向下运行过程中检查井筒位置开关动作是否正常。如果连续2次检测到同一个位置开关动作失常，则自动闭锁自动和手动提升方式，警示提升机司机转换到检查工作方式进行检修。

=3\*GB3③计算系数自动校正。主要实现对主滚筒摩擦衬垫厚度变化的跟踪检测，完成单脉冲的行程计算。当提升机工作在自动方式并且稳定运行10min以上时，检测到某个固定位置的行程值超过或者低于这个位置实际行程值的一定误差范围，就自动启动计算系数校正功能，减小由于计算系数不精确造成的行程计算误差。

=2\*GB2⑵零速度闭环控制

提升机最容易出现问题是运行阶段敞闸、起速和停车。在提升机敞闸的同时，控制系统的速度环和电流环均已闭环，但是速度环和电流环的滞后性使提升机在敞闸的同时出现向反方向下坠的现象。如果敞闸开始前给电流环输入端1个电流给定值，驱动装置在提升机敞闸起始点输出1个阶跃的抑制重载箕斗或者罐笼下沉的电流，在整个敞闸过程中驱动装置输出电流跟随作用于主滚筒的下沉重力达到力的平衡。一旦工作闸达到制动器开闸压力就投入速度给定，实现敞闸自动控制。同样，完成提升行程后运用零速度闭环控制功能，提升机在整个闭闸停车过程中均处于零速度闭环控制状态，解决停车过程中停车不准确或者倒车问题。

=3\*GB2⑶电流调节器

电流负反馈控制采用PI调节器，并带有电压适配器前馈控制