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礦用提升機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與現(xiàn)場應(yīng)用探討

2019-06-11 08:45張軍德
世界有色金屬 2019年7期
關(guān)鍵詞:礦用提升機(jī)變壓器

張軍德,張 磊

(金川集團(tuán)股份有限公司二礦區(qū),甘肅 金昌 737100)

我國在礦用提升機(jī)的應(yīng)用當(dāng)中,驅(qū)動電機(jī)是通過交流異步電機(jī),然后配置了繼電器以及接觸器相應(yīng)的部件,整體的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對簡單化,調(diào)速的性能比較差,應(yīng)用中也比較容易出現(xiàn)問題,并對后期的維護(hù)工作也會增加難度。為能夠更好的適應(yīng)市場發(fā)展需求,就要注重礦用提升機(jī)控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì),為井下作業(yè)提供支持。

1 我國礦用提升機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求

1.1 我國礦用提升機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀

我國在對礦用提升機(jī)的應(yīng)用發(fā)展上有著顯著的提升,但發(fā)展中也存在著一些不足之處,從礦用提升機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀能發(fā)現(xiàn),我國提升機(jī)的應(yīng)用七成是通過串電阻調(diào)速交流拖動的方式,主要有單繩以及多繩的系列,使用改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速的方式,調(diào)速的時(shí)候會產(chǎn)生轉(zhuǎn)差功率,這樣就造成了電能的大幅向好轉(zhuǎn)子附加電阻,調(diào)速的效果比較差[1]。很少提升機(jī)通過串級調(diào)速的方式,其調(diào)速的范圍相對比較窄,投資的規(guī)模也相對大。另外,從直流拖動方式的礦用提升機(jī)的應(yīng)用發(fā)展來看,主要有直流發(fā)電機(jī)和晶閘管直流電動機(jī)系統(tǒng)。對于大型的直流提升機(jī)和電控系統(tǒng)的發(fā)展,也在不斷的完善和推廣應(yīng)用。大功率變頻調(diào)速電控提升機(jī)效率能夠達(dá)到89%,這是未來我國在礦用提升機(jī)領(lǐng)域發(fā)展的方向。

1.2 我國礦用提升機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求

礦用提升機(jī)的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有著其需求,從提升機(jī)設(shè)備的應(yīng)用來看,使用比較多的是TKD系統(tǒng),這是通過繼電器有觸點(diǎn)邏輯控制,通過磁放大器作為核心所組成的模擬量閉環(huán)調(diào)節(jié),繼電器控制系統(tǒng)當(dāng)中完成控制任務(wù)所進(jìn)行支配控制系統(tǒng)工作程序是各分立元件通過導(dǎo)線連接實(shí)現(xiàn)的。這一控制系統(tǒng)在實(shí)際的應(yīng)用過程中還存在著諸多不足,這就需要對控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)[2]。該系統(tǒng)的應(yīng)用當(dāng)中采用大量繼電器以及接觸器和其他的分立電子元件等,系統(tǒng)的體積相對比較大,接線也較為復(fù)雜化,容易在工作當(dāng)中出現(xiàn)故障,控制系統(tǒng)的應(yīng)用可靠穩(wěn)定性相對比較差,控制的精度也很難滿足實(shí)際工作的需求。系統(tǒng)啟動時(shí)候由于罐籠的載重量存在不同,加速中不是按照預(yù)定參數(shù)實(shí)施,所以會出現(xiàn)停車不準(zhǔn)以及提前停車的現(xiàn)象問題。該控制系統(tǒng)中是磁放大器為核心的調(diào)節(jié)控制方式,線性度比較差,穩(wěn)定性不強(qiáng),這就對調(diào)速的精度不能得到有效保障,并且系統(tǒng)的安全保護(hù)不全,故障顯示也不直觀。為能夠滿足礦用提升機(jī)的實(shí)際應(yīng)用需要,這就需要對控制系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)。

2 礦用提升機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成及設(shè)計(jì)和現(xiàn)場應(yīng)用效果

2.1 礦用提升機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成

礦用提升機(jī)的控制系統(tǒng)是多個(gè)子系統(tǒng)所構(gòu)成的,其中的制動系統(tǒng)是比較重要構(gòu)成。這是制動器以及液壓傳動裝置多部件構(gòu)成的液壓制動系統(tǒng)。提升機(jī)的作業(yè)中減速時(shí)候采用剎住提升機(jī)卷筒來達(dá)到迅速停車制動的效果,對保障設(shè)備的運(yùn)用的安全有著積極作用。再者,觀測和操縱系統(tǒng)是重要構(gòu)成,這是通過操作臺以及深度指示器等部分所構(gòu)成的,提升機(jī)的提升時(shí)候相關(guān)操作人員通過操作平臺進(jìn)行實(shí)現(xiàn)對設(shè)備運(yùn)行以及控制操作[3]。深度指示器的運(yùn)用下能實(shí)現(xiàn)對提升容器運(yùn)行不同位置顯示提示,提升容器在接近井口的過程中,深度指示器就會發(fā)生減速的信號提示,制動時(shí)候就能對提升速度實(shí)施設(shè)置達(dá)到速度限制的作用效果。另外,礦用提升機(jī)的控制系統(tǒng)工作機(jī)構(gòu)也是重要構(gòu)成部分,這是通過主軸以及主軸承所構(gòu)成的,是比較關(guān)鍵的承力的系統(tǒng),通過纏繞提升貨物需要的鋼絲繩,承受提升中外界荷載作用,傳遞到固定基礎(chǔ)處,在發(fā)生故障時(shí)候能完成主軸以及軸承等更換。

2.2 礦用提升機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和現(xiàn)場應(yīng)用效果

其一,軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。礦用提升機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中,所涉及到的子系統(tǒng)比較多樣,要能針對工作中的電控任務(wù)實(shí)施全數(shù)字化控制設(shè)計(jì),采用可編輯控制器實(shí)現(xiàn)。控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)當(dāng)中就要對部分系統(tǒng)的監(jiān)督和獨(dú)立原則提升控制系統(tǒng)的應(yīng)用安全可靠[4]。

首先從礦用提升機(jī)的控制系統(tǒng)中軟件設(shè)計(jì)方面加強(qiáng)重視,上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是軟件系統(tǒng)重要組成,上位機(jī)是主操作臺的,軟件設(shè)計(jì)時(shí)候就要注重對提升機(jī)運(yùn)行速度和提升的荷載以及位置等實(shí)施監(jiān)控,采用數(shù)字化的方式進(jìn)行顯示,在礦用提升機(jī)發(fā)生系統(tǒng)故障過程中,就要利用上機(jī)位系統(tǒng)吧過卷以及過溫和深度指示器故障等以故障顯示方式發(fā)送聲光報(bào)警提升,操作人員就能按照上機(jī)位的提示對各信息參數(shù)實(shí)施設(shè)置以及操作控制。另外,WINCC程序系統(tǒng)設(shè)計(jì)也是比較重要的內(nèi)容,該程序系統(tǒng)是組態(tài)環(huán)境以及運(yùn)行環(huán)境所組成的,子系統(tǒng)就涵蓋著全局腳本以及圖形和報(bào)表設(shè)計(jì)器等諸多內(nèi)容。系統(tǒng)先通過組態(tài)環(huán)境檢測各種的信號,然后通過處理之后進(jìn)行生成組態(tài)數(shù)據(jù)庫傳輸?shù)竭\(yùn)輸環(huán)境當(dāng)中,發(fā)揮各功能和操作執(zhí)行。

其二,硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。礦用提升機(jī)控制系統(tǒng)當(dāng)中的硬件設(shè)計(jì)是比較關(guān)鍵的內(nèi)容,在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中主要是多方面硬件內(nèi)容所構(gòu)成的,其中的高壓電源以及變壓器和低壓輔助電源等部分是比較重要的內(nèi)容。變壓器的應(yīng)用選擇是關(guān)鍵,所配置的變壓器是把系統(tǒng)高壓電降低,其中的變頻整流變壓器以及低壓輔助變壓器等都是比較重要內(nèi)容,每臺變壓器能夠帶動六七臺通風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn),變壓器的選擇過程中要能按照相應(yīng)的參數(shù)要求,如下圖1所示。高壓電源設(shè)備的選擇應(yīng)用過程中,這是通過交流10kV雙回路僅限組成,一個(gè)是工作的電源另一個(gè)是備用的。把進(jìn)線柜電氣以及機(jī)械接口試試相互閉鎖,配置了相應(yīng)高壓開關(guān)柜等。硬件系統(tǒng)當(dāng)中的傳感器也是重要組成,要和井下工作環(huán)境詳解惡化,注重多功能傳感器的設(shè)計(jì),其中有位置傳感器以及速度傳感器等等,通過這些傳感器應(yīng)用來對提升機(jī)工作中速度以及位置監(jiān)測,這樣就能達(dá)到系統(tǒng)定位的功能。

表1 變壓器硬件設(shè)備的配置參數(shù)圖

通過對礦用提升機(jī)控制系統(tǒng)的相應(yīng)設(shè)計(jì),在實(shí)際應(yīng)用中選擇交——交變頻控制系統(tǒng)為方向,通過這一控制方式對系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和應(yīng)用,并進(jìn)行了現(xiàn)場的測試,得到的結(jié)果是提升機(jī)的向上下的運(yùn)行比較安全穩(wěn)定,各功能指標(biāo)都能滿足實(shí)際應(yīng)用需求,系統(tǒng)的可靠性比較強(qiáng)。

3 結(jié)語

總之,隨著當(dāng)前我國的各領(lǐng)域的生產(chǎn)發(fā)展水平的提升,在生產(chǎn)當(dāng)中對各種設(shè)備的運(yùn)用需求也在加大,礦用提升機(jī)是在井下作業(yè)中的應(yīng)用的重要設(shè)備,提高礦用提升機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)質(zhì)量就顯得比較關(guān)鍵。通過上文對礦用提升機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),希冀對實(shí)際系統(tǒng)設(shè)計(jì)有所裨益。

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