梁 宇

（山西焦煤汾西礦業(yè)高陽(yáng)煤礦， 山西 孝義 032306）

引言

架空乘人裝置擔(dān)負(fù)著礦井水平或傾斜巷道連續(xù)運(yùn)送職工任務(wù)，該裝置的存在減少了職工入井時(shí)間，節(jié)省了體力，提高了提升系統(tǒng)的安全性[1-3]。在此基礎(chǔ)上，怎么能夠降低乘人裝置的能耗，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是值得思考的問(wèn)題。隨著煤礦機(jī)電設(shè)備自動(dòng)化程度的提高，綜采和掘進(jìn)設(shè)備都有了質(zhì)的提高，PLC控制和變頻器在煤礦的普遍使用也為乘人裝置的改造提供了技術(shù)支持。

1 系統(tǒng)組成及工作原理

架空裝置屬于無(wú)級(jí)繩運(yùn)輸系統(tǒng)，主要由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、線(xiàn)路部分、尾輪和張緊部分、電控系統(tǒng)、安全保護(hù)裝置組成[4]。

乘人裝置機(jī)械部分功能實(shí)現(xiàn)由電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)帶動(dòng)摩擦輪作為驅(qū)動(dòng)，輸出動(dòng)力；驅(qū)動(dòng)輪、托繩輪及壓繩輪之間的鋼絲繩作為座椅和人員的牽引和承載，作為線(xiàn)路做巷道內(nèi)循環(huán)運(yùn)動(dòng)；張緊裝置保證乘人裝置在運(yùn)行中的撓度和張力[5]。架空乘人裝置示意圖如圖1：

圖1 架空乘人裝置示意圖

乘人裝置電控系統(tǒng)一般由調(diào)速、控制和信號(hào)保護(hù)三部分組成，具有盤(pán)式制動(dòng)和斷繩抓捕裝置，具有語(yǔ)音通訊功能，能夠?qū)崿F(xiàn)裝置的過(guò)速、防滑保護(hù)，電機(jī)失壓、短路、過(guò)載保護(hù)，減速器油溫油位保護(hù)等各類(lèi)保護(hù)的綜合檢測(cè)和保護(hù)實(shí)現(xiàn)[6]。系統(tǒng)圖如圖2：

圖2 電控系統(tǒng)圖

2 架空乘人裝置變頻改造的實(shí)現(xiàn)

2.1 架空乘人裝置概況

汾西礦業(yè)集團(tuán)高陽(yáng)煤礦行人斜井使用的架空乘人裝置為揚(yáng)州市百思特機(jī)械設(shè)備有限公司生產(chǎn)的RJY55-16/1450型架空乘人裝置，巷道總長(zhǎng)802 m，巷道最大坡度16°，驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率55 kW，運(yùn)輸速度為1.2 m/s，運(yùn)輸效率360人/h，吊椅間距10 m，屬于大功率設(shè)備?，F(xiàn)有架空乘人系統(tǒng)具有人機(jī)界面，實(shí)時(shí)顯示設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行速度，當(dāng)設(shè)備（或系統(tǒng)）發(fā)生故障時(shí)，給出相應(yīng)的故障文字提示。

2.2 現(xiàn)有架空乘人裝置缺點(diǎn)

行人斜井猴車(chē)運(yùn)行狀態(tài)為全天恒轉(zhuǎn)速運(yùn)行，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行功率損耗較大，造成電能的浪費(fèi)；長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行造成電機(jī)過(guò)熱嚴(yán)重，使用壽命縮短；設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行引發(fā)各類(lèi)故障增多，鋼絲繩磨損大更換率高；設(shè)備使用軟啟動(dòng)控制開(kāi)停，長(zhǎng)期頻繁人工啟停加大了設(shè)備損害程度，同時(shí)軟啟動(dòng)控制猴車(chē)也將乘坐的平穩(wěn)性大大降低。

2.3 變頻改造目標(biāo)

通過(guò)對(duì)架空乘人裝置的變頻改造，實(shí)現(xiàn)架空乘人系統(tǒng)的PLC控制與變頻控制的綜合應(yīng)用，增加系統(tǒng)先進(jìn)性和安全性的同時(shí)，充分的節(jié)能降耗，達(dá)到綠色開(kāi)采的要求。改造目標(biāo)：通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的改造，使得架空乘人系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自主在乘人高峰期正常運(yùn)轉(zhuǎn)，乘人低谷期低速運(yùn)行，在夜間無(wú)人乘車(chē)時(shí)停止運(yùn)行并在有人乘坐情況下自動(dòng)啟動(dòng)的功能。改造后能夠增強(qiáng)架空乘人系統(tǒng)的各類(lèi)保護(hù)功能，并能夠改善啟動(dòng)、制動(dòng)的平穩(wěn)性，減少了設(shè)備的維護(hù)量，減少人工投入。

2.4 主要研究試驗(yàn)內(nèi)容

硬件設(shè)計(jì)包括：控制系統(tǒng)選用西門(mén)子系列的PLC，S7-200的CPU選擇40個(gè)I/0點(diǎn)（24入/16出）的226型號(hào)，另外擴(kuò)展了1個(gè)EM235（4入/1出）和2個(gè)EM231（4入）模擬量模塊。對(duì)乘人裝置的各項(xiàng)保護(hù)檢測(cè)所用傳感器與PLC進(jìn)行匹配和兼容性試驗(yàn)。變頻器選用二象限運(yùn)行變頻器對(duì)乘人裝置電機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制[7-8]。保護(hù)用傳感器包括本安測(cè)速傳感器、重錘、油缸限位保護(hù)、張緊力測(cè)量傳感器、系統(tǒng)油位檢測(cè)、減速器油溫檢測(cè)傳感器、防偏擺檢測(cè)、機(jī)頭、機(jī)尾乘人越位檢測(cè)等。軟件設(shè)計(jì)主要進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行程序編寫(xiě)與成套設(shè)備兼容性試驗(yàn)和匹配。通過(guò)變頻改造實(shí)現(xiàn)了高陽(yáng)礦斜井架空裝置所有保護(hù)動(dòng)作可靠迅速，工頻變頻按照需求切換自如的功能，實(shí)現(xiàn)架空乘人裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)行。系統(tǒng)流程圖如圖3：

3 結(jié)語(yǔ)

架空乘人裝置變頻改造使煤礦提升系統(tǒng)取得了很好的效益。礦井提升運(yùn)輸系統(tǒng)得到了更具先進(jìn)性的性能提高，保障了礦工出入井的順利和安全，自動(dòng)控制運(yùn)行減少了井下人工的投入。在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方面，乘人裝置使用55 kW電機(jī)，06：00—24：00這段時(shí)間其中有9 h處于低頻運(yùn)行，低頻按25 Hz計(jì)算，每月可節(jié)省電費(fèi)約 5 000 元；24：00—06：00 其中有 4 h處于停止運(yùn)行情況，每月節(jié)約電費(fèi)約7 000元，每年共計(jì)節(jié)約電費(fèi)約14萬(wàn)元，另一方面減少猴車(chē)鋼絲繩的磨損和更換鋼絲繩所需費(fèi)用。

圖3 系統(tǒng)程序路程圖