1 绪论
1.1引言
矿井提升机是煤矿、有色金属矿中的重要运输设备，是“四大运转设备”之一。矿井提升系统具有环节多、控制复杂、运行速度快、惯性质量大、运行特性复杂的特点，且工作状况经常交替转换。虽然矿井提升系统本身有一些安全保护措施，但是由于现场使用环境条件恶劣，造成了各种机械零件和电气元件的功能失效，以及操作者的人为过失和对行程监测研究的局限性，使得现有保护未能达到预期的效果，致使提升系统的事故至今仍未能消除。一旦提升机的行程失去控制，没有按照给定速度曲线运行，就会发生提升机超速、过卷事故，造成楔形罐道、箕斗的损坏，影响矿井正常生产，甚至造成重大人员伤亡，给煤矿生产带来极大的经济损失。
提升机电气控制系统在很大程度上决定了提升机能否实现平稳、安全、可靠地起制动运行，避免了严重的机械磨损，防止较大的机械冲击，减少机械部分维修的工作量，延长提升机械的使用寿命。所以，提升机电气控制系统的研究一直是社会各届人士共同关注的一个重大课题。随着矿井提升系统自动化，改善提升机的性能，以及提高提升设备的提升能力等的要求，对电气传动方式提出了更高的要求。对矿井提升机电气传动系统的要求是：有良好的调速性能，调速精度高，四象限运行，能快速进行正、反转运行，动态响应速度快，有准确的制动和定位功能，可靠性要求高等。
1.2 矿井提升机的现状与发展趋势
随着科学技术的进步和矿井生产现代化要求的不断提高，人们对提升机工作特性的认识进一步深化，提升设备及拖动控制系统也逐步趋于完善，各种新技术、新工艺逐步应用于矿井提升设备中。特别是模拟技术、微电子技术、微电脑技术在提升机控制中的应用已成为必然的发展方向。
1.2.1国外矿井提升机的现状
1、晶闸管一电动机(SCR—D)直流低速直联拖动系统
部分发达国家原有的交流提升机已基本上被晶闸管一电动机（以下简称SCR—D)系统所取代。如德国、瑞典等国家已有90％以上采用直流提升机，传动系统大都采用低速直联式(省去减速机)，使系统大为简化。如AEG公司采用低速直联的SCI—D系统，电机功率3000kW，额定转速55．8r/min，滚筒直径6.5m，提人速度17m/s，提物速度20m/s，提升高度1200m，具有完善的保护系统；采用磁场反并联，有平波电抗器及卧式深度发送装置：采用积分给定与行程给定相结合的双重给定信号；主回路采用两组三相桥组成12脉动顺抗整流，大大提高了功率因数。SIEMENS(西门子)公司、ABB公司、CEGELEC公司以及ASEA 公司等都有相同类型的产品，其性能大同小异。此类系统的优点在于：体积小，重量轻，占地面积小，安装方便，建筑费用低；无减速器，总效率高，电能消耗少；维护工作量小，备件少，处理事故快；单机容量大，适用范围广；调速平滑，精度高；易于实现最佳控制和自动化，安全可靠；节电显著，5—8年可回收设备投资，是矿井节电的有效途径。其缺点在于：功率因数低，如三相桥平均功率因数只有0.45左右；无功冲击大，高次谐波对电网影响大。这些缺点可采用顺序控制和多脉冲整流的方法以及在电网上加谐波滤波器等措施使其抑制在一定的允许范围内。
2、交流变频调速同步机驱动提升系统
率因数仍然较低，从而从电网吸收大量的无功功率，且对电网品质因数产生严重的影响，提升容量越大，问题越突出。再则，直流电机制造成本高，电枢回路的整流子限制了提升容量的进一步增加，且整流子，碳刷易磨损，加大了维护工作量，故障率高。因此换相整流子是个薄弱环节。由于存在上述两个问题，迫使人们又重新考虑交流拖动方式。自80年代初以来，交流变频供电的同步机拖动异军突起，在大型提升机中发展成为技术、经济均优的拖动方式。如SIEMENS公司1979年投运的234200kW、132650kw，额定转速55.8r/min；CEGELEC公司1983年投运的l35480kw，额定转速69.5r/min；AEG公司1985年投运的l33000kW，额定转速55．8r/min，ABB公司投运的l34200kW额定转速45．86r/min；SIEMAG 公司投运的234600kw等变频调速同步机拖动的提升机，经过多年的运行，均获得成功。
这种拖动系统主要有如下优点：①提升容量几乎不受限制，最大达10000kw，提升速度可达20m/s以上，提升高度1200m以上，滚筒直径达6.5m，这是直流系统难以达到的；②没有整流子和碳刷这一薄弱环节，保证了电机的可靠运行和降低了运行消耗；⑨功率因数高，可达0.9—l，极大地节省了电能：④动态品质好(和直流系统相同)，系统可在四象限平滑过渡和无级调速；⑤由于机械特性好，故起动转矩大。⑥同步机的价格和有色金属的消耗低于直流机；⑦调速范围宽。因此，多数专家认为，变频同步机拖动调速系统是大型提升机拖动的必然发展方向。
这种拖动系统的缺点是：①必须有专用的变频电源；②在恒转矩调速时，低速段电机的过载倍数有所降低；③高次谐波对电网有影响，需在电网上加滤波器等补偿措施加以缓解。
3、微机控制在提升机上的应用
从70年代开始，随着微机技术的发展，微机控制技术已逐步应用于矿井提升机中。目前，国外己达到相当成熟的阶段，使整个拖动控制产生一次重大的变革。其应用主要体现在以下几方面：
(1) 提升工艺过程微机控制
在交流变频装置中，提升工艺过程大都采用微机控制。由于微机功能强，使用灵活，运算速度快，监视显示易于实现，并具有诊断功能，这是采用模拟控制无法实现的。如AEG 公司采用CP一80微机、ABB公司采用MASTER—200和SIEMENS公司采用S5一150等微机实现的变频控制，都获得了相当成功。它们把控制、监视、基准值预测以及模拟控制等组合在公共的微机控制总线上．组成静止变流器的传动控制，计算机实现速度及多个变量的调节。
(2) 提升行程控制
提升机的控制从本质上说是一个位置控制，要保证提升罐笼在预定地点准确停车，要求准确度高，目前可达±2cm。采用微机控制，可通过采集各种传感信号，如转角脉冲变换、钢丝绳打滑、井筒位置、滚筒及钢丝绳磨损等信号进行处理，计算出罐笼准确的位置而施以控制和保护。在罐笼提升时可实现无爬行提升，大大提高了提升能力。如AEG、ABB、SIEMENS等公司已采用32位微机来构成行程给定器，并还提供性能不尽相同的机械行程控制器。一般过程控制用微机不同时用于监视，行程控制也采用单独微机完成，从而大大提高了系统的可靠性。
(3) 提升过程监视
一样，是现代提升机控制的重要环节。提升过程采用微机主要完成如下参数的监视：①提升过程中各工况参数（如速度、电流）监视；②各主要设备运行状态监视；③各传感器（如位鼍开关、停车开关）信号的监视。其目的在于使各种故障在出现之前就得以处理，防止事故的发生，并对各被监视参数进行存贮、保留或打印输出，甚至与上位机联网，合并于矿井监测系统中。
(4) 安全回路
安全回路旨在出现机械、电气故障时控制提升机进入安全保护状态。为确保人员和设备的安全，对不同故障一般采用不同的处理方法，大致分为以下四种情况：①报警显示，如冷却器温度过高等；②二次不能开车，如电机绕组过热、制动油过热等；○3立即进行电气制动，如停车终点设备出现故障时本次提升应尽快停下来；④立即进行安全制动，如过卷、超速等。安全回路极为重要，它是保护的最后环节之一，英，德等公司都采用两台PC 微机构成安全回路，使安全回路具有完善的故障监视功能．无论是提升机还是安全回路本身出现故障时都能准确地实施安全制动。
(5) 制动系统的控制与监视
制动(可调闸)控制系统除要可靠地完成工作制动和安全制动外，还要完成对液压站的控制以及各环节参数(如油压、闸瓦磨损等)的监视，其技术要求与安全回路相似。如西门子公司采用两套可编程控制器(PLC)的双重控制与保护系统。
(6) 全数字化调速控制系统
德国AEG公司的Logidyn D(32位机)、西门子公司的Siemadyn D(16位机)以及ABB公司的Tyrak(16位机)系统都已应用于提升机上。全数字化系统具有硬件结构单一，参数稳定且调整方便，可方便地与上位机联网等优点。当然此类系统要求维护人员有更高的技术水平和计算机知识。
4、内装式提升机
AEG公司生产的内装式提升机，将提升主电机与滚筒合为一体，即转子固定，转动的定子充当滚筒，使机构大为简化，占地面积小，制造成本低。
1.2.2国内提升机的现状与发展趋向
1、国内提升机电气传动系统现状
对于大型矿井提升机，主要采用晶闸管变流器—直流电动机传动控制系统和同步电动机矢量控制交一交变频传动控制系统。这两种系统大都采用数字控制方式实现控制系统的高自动化运行，效率高，有准确的制动和定位功能，运行可靠性高，但造价昂贵，中小矿井难以承受。
对于中、小型提升机，则多采用交流绕线式电动机转子切换电阻调速的交流电气传动系统，即TKD电控系统。这种电气传动系统设备简单，但属于有级调速，提升机在减速和爬行阶段的速度控制性能较差，特别在负载变动时很难实现恒加减速控制，经常会造成过放或过卷事故。提升机频繁的启动和制动工作过程会使转子串电阻调速产生相当严重的能耗，另外转子串电阻调速控制电路复杂，接触器、电阻器、绕线电机电刷等容易损坏，影响生产效益。
2．研制与发展．
(1) 国产大型直流提升机及电控系统正在逐步完善和推广使用。
品的应用基本集中在300KVA—3000KVA容量段，而在5000KVA以上超大功率产品基本上被ABB、西门子、东芝、三菱等跨国公司所垄断。前段时间智光电气成功研制7000KVA级超大功率高压变频器，将会改变未来市场竞争格局。
(3) 可编程控制器（PLC）在提升机电控系统的应用
可编程控制器（PLC）具有可靠性高、抗干扰能力强、实现继电逻辑容易，基本免于维护等独特优点，特别适用于对我国占大部分的交流提升机继电一接触器电控系统进行技术改造。目前，已用可编程控制器（PLC）对TKD电控系统进行改造后显示出了很强的生命力。这是今后一段时期对我国占绝大多数采用继电控制的交流提升系统进行技术改造的必由之路。
1.3本论文选题依据及主要研究内容
1.3.1选题依据
传统控制系统使提升机运行的可靠性和安全性不能得到有效的保障。因此，需要研制更加安全可靠的控制系统。在提升机控制系统中应用计算机控制技术和变频调速技术，对原有提升机控制系统进行升级换代。
可编程控制器（PLC）是目前工业控制最理想的机型。而在PLC电控系统的基础上配合变频调速装置，运用先进的矢量控制技术，不但适合提升机运行工艺的要求，还将解决整套提升机系统的电力拖动方面的一系列问题。变频装置取代复杂的串联电阻切换装置，对提升机运行速度曲线、转矩大小的要求都由变频器来完成，简化了控制操作流程，提高了控制精度。
经过调研和论证，开发研制基于PLC 控制的矿井提升机变频调速控制系统对提高矿井提升机的安全性、可靠性、以及运输效率具有重要的现实意义。
1.3.2本论文承担的任务
本课题拟解决的关键问题是控制策略研究，提升机是矿山生产中的关键设备，它属于大转动惯量机-电-液系统，提升机要按所要求的速度图运行，否则在系统中容易产生大的惯性力，降低机器的寿命，甚至产生脱轨等恶性事故。控制策略研究就是要通过电液控实时地、准确地使提升机按给定的速度图运行，使控制系统的精度和稳定性满足提升机运行的要求。
本论文研究目标是以潞安王庄煤矿副斜井提升机电气改造为背景，将可编程控制器（PLC）与变频器相结合对现有的提升机电控系统进行改造设计。设计中充分考虑到保护系统恶劣的使用环境，采用控制功能强大的PLC来代替传统的大型交流接触器，简化了控制线路，并应用各种现场抗干扰措施，包括采用电抗器、空气开关、及RC防浪涌震荡电路等。
本论文承担的主要任务如下：
1．提升机电控系统主电路部分设计；
2．控制系统软件部分设计；
3．行程控制算法分析和S形速度给定曲线的算法分析；
4．保护及抗干扰措施；
1.4小结
本章详细介绍了当前国内外矿井提升机的现状与发展趋势，阐述了本论文选题依据，
部分设计、控制系统软件部分设计、行程控制算法分析和S形速度给定曲线的算法分析、保护及抗干扰措施。在完成以上设计内容时，此调速控制系统才能成为一个有机的整体，才能安全可靠的工作，并达到预期的控制效果。
2 矿井提升机调速控制系统分析
2.1引言
潞安王庄煤矿副斜井担负着全矿物料以及特殊时期的人员提升的重要任务，电控系统采用交流绕线式电机串电阻调速系统，电阻的投切用继电器—交流接触器控制。这种控制系统由于调速过程中交流接触器动作频繁，设备运行的时间较长，交流接触器主触头易氧化，引发设备故障。另外，提升机在减速和爬行阶段的速度控制性能较差，经常会造成停车位置不准确；提升机频繁的起动﹑调速和制动，在转子外电路所串电阻上产生相当大的功耗，节能较差；这种交流绕线式电机串电阻调速系统属于有级调速，调速的平滑性差；低速时机械特性较软，静差率较大；起动过程和调速换挡过程中电流冲击大；中高速运行震动大，安全性较差。鉴于此有必要对提升机的控制方式及调速性能做进一步的分析。2.2提升机工作原理及对电气控制系统的要求
2.2.1提升机工作原理
矿井提升机是以电动机为动力源，通过减速器将动力传给缠绕钢丝绳的滚筒，实现容器的提升下放，通过电气传动实现调速，盘型制动器由液压和电气控制进行制动，通过位置指示系统实现容器的深度指示，通过各种传感器、测速发电机控制元件，组成安全保护系统。
矿井提升的整个过程可以分为五个阶段加速阶段、等速阶段、减速阶段、爬行阶段、停车抱闸阶段。加速阶段是提升机从静止状态起动加速到最高速度；等速阶段是提升机的主要运行阶段，提升机以最高速度稳速运行；减速阶段是提升机从最高速度减速到爬行速度；爬行阶段是罐笼定位和准备安全停车阶段。
2.2.2矿井提升机对电气控制系统的要求
综合提升机的运行特点以及矿山生产固有的特点，提升机工艺对提升机电控系统的要求如下：
1)加(减)速度符合国家有关安全生产规程的规定。
2)具有良好的调速性能。要求速度平稳，调速方便，调速范围大，能满足各种运行方式及提升阶段(如加速、减速、等速、爬行等)稳定运行的要求。
3)有较好的起动性能。提升机不同于其他机械，不可能待系统运转后再装加物料，因此，必须能重载启动，有较高的过载能力。
4)特性曲线要硬。要保证负载变化时，提升速度基本上不受影响，防止负载不同时速降过大，影响系统正常工作。
5)工作方式转换容易。要能够方便的进行自动、半自动、手动、验绳、调绳等工作方式的转换，操作方便，控制灵活，不至于因工作方式的转换影响正常生产。
6)采用新技术和节能设备，易于实现自动化控制和提高整个系统的工作效率。具备必要的连锁和安全保护环节，确保系统安全运行。尽量节约能源和降低运转费用。
潞安王庄煤矿副斜井提升机资料：提升机于1960年投入使用，型号2BM―2500/1200―
提升距离487m ，倾角25°；减速机速比20。副斜井提升机的机械传动系统结构示意图如图2—1所示：
2.3提升机调速控制方式及调速性能分析
矿井提升机电力拖动部分有直流调速和交流调速两种调速控制方式。其各有优缺点，下面分别叙述。
2.3.1提升机直流调速性能分析
直流电动机的稳态转速可表示为：
e U IR n K -=Φ
式中：n —转速（r/min ）；
U —电抠电压（V ）：
I —电抠电流（A ）；
R —电抠回路总电阻（Ω）；
Φ—励磁磁通（Wb ）；
e K —由电机结构决定的电动势常数。
由上式可以看出，有三种调节电动机转速的方法：
1） 调节电抠供电电压U ；
2） 减弱励磁磁通Φ；
3） 改变电抠回路电阻R 。
对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以调节电抠供电电压的方式为最好。改变电阻只能有级调速；减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速范围不大，往往只能配合调压方案，在基速（额定转速）以上作小范围的弱磁升速。因此，自动控制的直流调速系统往往以变压调速为主。根据系统供电形式的不同，变压调速系统可分为以下三种：发电机—电动机调速系统、晶闸管整流器—电动机调速系统及直流脉宽调制（PWM ）系统。
1、发电机—电动机调速系统（G-M 系统）
的主要部件为直流发电机G ，直流电动机M ，故简称G －M 系统。国际上通称为Wand －
Leonand 系统。直流发电机G 由原动机M （交流异步电动机或同步电动机）拖动，
G Φ和M Φ分别是发电机和电动机励磁回路的磁通。系统由原动机拖动直流发电机，改变发电机励磁回路的磁通G Φ即可改变发电机的输出电压G U 也就改变了直流电动机的电枢电压d U ，从而实现调压调速的目的。这种调速系统，设备多、体积大、费用高、效率低、安装需打地基、运行有噪声、维护不方便。目前仅在尚未更新设备的地方应用。
2、晶闸管整流器—电动机调速系统（V-M 系统）
晶闸管－电动机系统是由晶闸管可控整流电路给直流电动机供电的系统，简称V －M 系统，又称静止的Wand －Leonand 系统。这类系统通过改变给定电压c U 来改变晶闸管整流装置的触发脉冲的相位，从而可改变晶闸管整流器的输出电压d U 的平均值，进而达到改变直流电动机转速的目的。与G-M 系统相比，此系统在经济性、可靠性及技术性能上也有较大的优势。其设备简单，调速更快。但此系统只允许电机在I 、IV 象限运行，不能满足提升机四象限运行的要求；且低速运行时，产生较大的谐波电流，引起电网电压小型畸变，形成污染。
3、直流脉宽调制（PWM ）系统
直流脉宽式调速系统，核心是脉冲宽度调制器（Pulse Width Modulation ，缩写为PWM ），它是通过改变脉冲宽度的控制方式对直流电源进行调制，从而改变输出电压平均值的方法，是在V －M 调速系统的基础上，以脉宽调制式直流可调电源取代晶闸管相控整流电源后构成的直流电动机速度调节系统。与V-M 系统相比，直流PWM 调速系统性能更优越：a 、低速运行平稳，调速精度高，调试范围宽b 、快速响应性能好，动态抗干扰能力强；c 、电机损耗及发热小。
2.3.2提升机交流调速性能分析
根据被控对象一交流电动机的种类不同，交流调速系统可分为异步电动机调速系统和同步电动机调速系统。
1、同步电动机调速系统的基本类型 由同步电动机转速公式60s p n f n =，(s f 为定子供电频率，p n 为电动机极对数)可知，同步电动机唯一依靠变频调速。根据频率控制方式的不同，同步电动机调速系统可分为两类，即他控式和自控式同步电动机调速系统。
① 他控式同步电动机调速系统
用独立的变频装置作为同步电动机的变频电源叫做他控式同步电动机调速系统。他控式恒压频比的同步电动机调速系统目前多用于小容量场合，例如永磁同步电动机、磁阻同步电动机。
② 自控式同步电动机调速系统
采用频率闭环方式的同步电动机调速系统叫做自控式同步电动机调速系统，是用电机轴上所装转子位置检测器来控制变频装置触发脉冲，使同步电动机工作在自同步状态。自控式同步电动机调速系统可分为两种类型：负载换向自控式同步电动机调速系统(无换向器电机)、交一交变频供电的同步电动机调速系统。
2、异步电动机调速系统的基本类型
由异步电动机工作原理可知，从定子传入转子的电磁功率p 。可分为两部分：一部分
(1)d m p s p =-是拖动负载的有效功率；另一部分是转差功率s m p sp =，与转差率s 成正比。
转差功率如何处理，是消耗掉还是回馈给电网，可衡量异步电动机调速系统的效率高低。因此按转差功率处理方式的不同可以把异步电动机调速系统分为三类。
① 转差功率消耗型调速系统．
将转差功率全部转换成热能的形式而消耗掉。晶闸管调压调速属于这一类。这类系统的效率最低，是以增加转差功率的消耗为代价来换取转速的降低。但是由于这类系统结构最简单且易实现自动控制，所以对于要求不高的小容量（100KW 以下）场合还有一定的用途。
② 转差功率回馈型调速系统
将转差功率一小部分消耗掉，大部分则通过变流装置回馈给电网。转速越低，回馈的功率越多。绕线式异步电动机串级调速和双馈调速属于这一类。显然这类调速系统效率最高，但系统的功率因数低。
③ 转差功率不变型调速系统
转差功率中转子铜损部分的消耗是不可避免的，但在这类系统中，无论转速高低，转差功率的消耗基本不变，因此效率很高。变频调速属于此类。变频调速是改变电动机定子电源的频率，从而改变其同步转速的调速方法。目前在交流调速系统中，变频调速应用最多、最广泛，可以构成高动态性能的交流调速系统。变频调速技术及其装置仍是21世纪的主流技术和主流产品。
综上所述，直流调速的电枢和励磁是分开的，能够精确控制；且直流调速转矩速率特性好并能在大范围内平滑地调速，因此在矿井提升系统中得到广泛应用。机械式换向器和电刷是直流电动机的重要部件。机械式换向器表面线速度及换向电流、电压有极限容许值，这就限制了电机的转速和功率。如果要超过极限容许值，则大大增加电机制造的难度和成本，以及调速系统的复杂性。因此，在工业生产中，对转速要求高、大功率的场合则根本无法采用直流调速方案；在实际应用中，电刷磨损严重，且在负载工作条件下，出现打火现象，甚至形成环火，极易造成电枢两极短路，危及整个系统的安全。由此可见，这将使得直流调速系统的应用也相应受到了限制。然而，采用无换向器的交流电动机组成的交流调速系统代替直流调速系统可以突破这些限制，满足生产发展对调速传动的各种不同的要求。交流电动机是多变量、非线性、强耦合的被控对象，采用参数重构和状态重构的现代控制理论概念可以实现交流电动机定子电流的励磁分量和转矩分量之间的解耦，实现了将交流电动机的控制过程等效为直流电动机的控制过程，使交流调速系统的动态性能得到了显著的改善和提高，从而使交流调速最终取代直流调速成为可能。目前对调速性能要求较高的生产工艺已较多的采用了矢量控制型的变频调速装置。实践证明，采用矢量控制的交流调速系统的优越性高于直流调速系统。
2.4 提升机调速控制方案分析
提升机在选用调速控制系统时要按负载的特性要求，并结合矿井的生产规模，以达到经济、实用为目的。常用的控制方案主要有：转子回路串电阻调速、模糊控制、直接转矩等。
2.4.1绕线型异步电动机转子回路串电阻调速系统
转子回路串接电阻或频敏变阻器，可以改善动态性能，不但可以减小启动电流，还可以增加启动转矩，并能在一定范围内进行调速。提升机转子串入五段电阻调速原理如图2-2所示。
图2-2 提升机五段转子串电阻调速原理图
这种调速方法的电动机转速调节是通过改变转子回路串联的附加电阻来实现的。显然这是有级调速，并且调速时能耗很大，属转子功率消耗型调速方案。在加速阶段和低速运行时，大部分能量以热能的形式消耗掉了，因此电控系统的运行效率较低。
在加速过程中，交流接触器KM1、KM2、KM3、KM4、KM5逐级吸合，转子回路电阻依次减小，以保证加速力矩的平均值不变。如果要求提升机低速运行，则需在转子回路串较大电阻。为了解决减速段的负力要求，通常采用动力制动方案，即将定子侧的电源切除，施加直流电压，或在定子绕组上施加低频电源，让电动机工作在发电状态。这种拖动方案存在的问题是：
1）开环有级调速，加速度难以准确控制，调速精度差；
2）触点控制，大量使用大容量开关，系统维护工作量大，可靠性差；
3）运行效率低，在低速时大部分功率都消耗在电阻上；
4）电机的机械特性偏软，一般电阻上消耗的功率约为电动机输出功率的20~30%。
虽然这种调速方案存在着调速性能差，运行效率低、运行状态的切换死区大及调速不平滑等缺点，但控制方式简单、初期设备投资小、维护容易、操作方便，目前在我国中小型矿井这种方案使用得相当普遍，以后将面临着技术改造的问题。
2.4.2 模糊控制调速系统
1、模糊控制的基本思想
模糊控制（Fuxxy Control）的基本思想是把人类专家对特定的被控对象或过程的控制策略总结成一系列以“IF（条件）THEN（作用）”表达式形式表示的控制规则，通过模糊推理处理得到控制作用集，作用于被控对象或过程控制，作用集为一组条件语句，状态条件和控制作用均为一组被量化了的模糊语言集，如“正大”、“负大”、“高”、“低”、“正常”等。一般的模糊算法包括以下五个步骤：
①定义模糊子集，建立模糊控制规则；
②由基本论域转化为模糊集合论域；
③模糊关系矩阵运算；
④模糊推理合成，求出控制输出模糊子集；
⑤进行逆模糊运算、模糊判决，得到精确控制量；
口、知识库、模糊推理、清晰化(解模糊接口)四部分组成。模糊化接口接受的输入只有误差信号e，由e再生成误差变化率模糊化接口主要完成论域变换和模糊化两项功能。知识库中存贮着有关模糊控制器的一切知识，它们决定着模糊控制器的性能，是模糊控制器的核心。模糊控制应用的是广义前向推理，它具有模拟人的基于模糊概念的推理能力。由模糊推理结果产生模糊控制器的输出，解模糊接口主要完成以下两项工作:解模糊和论域反变换。
2、提升机模糊控制系统原理图
在对电机的转速控制中，采用二维的输入变量即使用误差和误差的变化率。实现模糊控制的原理框图如图2—3所示：
PLC通过采样获取被控量的精确值，然后将此量与给定值进行比较得到误差信号e、误差变化率de/dt，把误差信号和误差变化率的精确量模糊化变成模糊量E、Ec再经过模糊推理得到模糊控制量U，进行解模糊处理得到控制信号u，送入变频器从而对被控对象实施控制。
3、模糊控制的特点
模糊控制与常规控制相比，具有以下优点:
①它是一种非线性的控制方法，工作范围宽，适用范围广，特别适合于非线性系统的控制。
②模糊控制完全是在操作人员控制经验基础上实现对系统的控制，无需建立被控对象的数学模型，是解决不确定系统的一种有效途径。
③模糊控制具有较强的鲁棒性，被控对象参数的变化对模糊控制的影响不明显，可用于非线性、时变、时滞系统的控制。
④模糊控制的机理符合人们对过程控制作用的直观描述和思维逻辑，由工业过程的定性过程出发，较易建立语言变量控制规则。
⑤由离线计算得到控制查询表，提高了控制系统的实用性。
⑥由不同的观点出发，可以设计几个不同的指标函数，但对一个给定的系统而言，其语言控制规则分别独立，通过整个控制系统协调，可以取得总体的协调控制。
模糊控制的主要缺陷是:
①信息简单的模糊处理导致系统的控制精度降低和动态品质变差，若要提高精度则必然增加量化级数，从而导致规则搜索范围扩大，降低决策速度，甚至不能实时控制。
择、模糊集的定义、量化因子与比例因子的选取等大多采用试凑法，这对复杂系统的控制是难以奏效的。为了使模糊控制器的参数或者规则在控制过程中能够自动地调整、修改和完善，模糊控制器的设计自然而然地向着自适应、自校正的方向发展。
2.4.3 直接转矩控制系统
直接转矩控制系统简称DTC(Direct Torque Control)是在20世纪80年代中期继矢量控制技术之后发展起来的一种高性能异步电动机变频调速系统。1977年美国学者A.B.Plunkett 在IEEE杂志上首先提出了直接转矩控制理论，1985年由德国鲁尔大学Depenbrock教授和日本Tankahashi分别取得了直接转矩控制在应用上的成功，接着在1987年又把直接转矩控制推广到弱磁调速范围。不同于矢量控制，直接转矩控制具有鲁棒性强、转矩动态响应速度快、控制结构简单等优点，它在很大程度上解决了矢量控制中结构复杂、计算量大、对参数变化敏感等问题
传统的直接转矩控制技术的主要问题是低速时转矩脉动大。为了降低或消除低速时的转矩脉动，提高转速、转矩控制精度，扩大直接转矩控制系统的调速范围，近些年来提出了许多新型的直接转矩控制系统。虽然这些新型直接转矩控制技术在不同程度上改善了调速系统的低速性能，但是其低速性能还是不能达到矢量控制的水平。最近出现了一种间接转矩控制技术，受到了很多学者的关注。间接转矩控制技术具有优良的低速性能，另外由于其独特的控制思想可以降低逆变器的开关频率，从而特别适用于大容量调速场合。
直接转矩控制的目标是:通过选择适当的定子电压空间矢量，使定子磁链的运动轨迹为圆形，同时实现磁链模值和电磁转矩的跟踪控制，其系统结构图如图2—4所示。
在图2—4中，定子磁链和电磁转矩分别采用闭环控制，Ψs*、Tei*分别为定子磁链模值和电磁转矩的给定信号，、分别为定子磁链模值和电磁转矩的估计值，作为反馈信号使用。根据误差信号，转矩调节器输出转矩增、减控制信号CT; 磁链调节器输出磁链增、减控制信号CΨ。开关表根据CΨ、CT以及估计器输出的磁链扇区信号，选择正确的定子电压空间矢量，输出控制字SA,B,C给逆变器。
从图2—4中可以看出，和矢量控制相比直接转矩控制具有结构简单，转矩响应速度
要原因是:
(1) 由于转矩和磁链调节器采用滞环比较器，不可避免地造成了转矩脉动;
(2) 在电动机运行一段时间之后,电机的温度升高,定子电阻的阻值发生变化,使定子磁链的估计精度降低，导致电磁转矩出现较大的脉动;
(3) 逆变器开关频率的高低也会影响转矩脉动的大小，开关频率越高转矩脉动越小，反之开关频率越低转矩脉动越大。
2.4.4 矢量控制变频调速系统
上世纪70年代西门子工程师F.Blaschke首先提出异步电机矢量控制理论来解决交流电机转矩控制问题————通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。以后在实践中许多学者进行了大量的工作，经过不断的改进，历经此后几十年的时间，达到了可与直流调速系统的性能相媲美的程度。具体步骤是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量(励磁电流) 和产生转矩的电流分量(转矩电流) 分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式称为矢量控制方式。简单地说，矢量控制就是将磁链与转矩解耦，有利于分别设计两者的调节器，以实现对交流电机的高性能调速。这样就可以将一台三相异步电机等效为直流电机来控制，因而获得与直流调速系统同样的静、动态性能。
图2-5 矢量控制过程框图
矢量控制方式又有基于转差频率控制的矢量控制方式、无速度传感器矢量控制方式和有速度传感器的矢量控制方式等。
基于转差频率控制的矢量控制方式同样是在进行U / f ＝恒定控制的基础上，通过检测异步电动机的实际速度n，并得到对应的控制频率f，然后根据希望得到的转矩，分别控制定子电流矢量及两个分量间的相位，对通用变频器的输出频率f进行控制的。基于转差频率控制的矢量控制方式的最大特点是，可以消除动态过程中转矩电流的波动，从而提高了通用变频器的动态性能。早期的矢量控制通用变频器基本上都是采用的基于转差频率控制的矢量控制方式。
无速度传感器的矢量控制方式是基于磁场定向控制理论发展而来的。实现精确的磁场定向矢量控制需要在异步电动机内安装磁通检测装置，要在异步电动机内安装磁通检测装置是很困难的，但人们发现，即使不在异步电动机中直接安装磁通检测装置，也可以在通用变频器内部得到与磁通相应的量，并由此得到了所谓的无速度传感器的矢量控制方式。它的基本控制思想是根据输入的电动机的铭牌参数，按照转矩计算公式分别对作为基本控制量的励磁电流（或者磁通）和转矩电流进行检测，并通过控制电动机定子绕组上的电压的频率使励磁电流（或者磁通）和转矩电流的指令值和检测值达到一致，并输出转矩，从而实现矢量控制。
采用矢量控制方式的通用变频器不仅可在调速范围上与直流电动机相匹配，而且可以控制异步电动机产生的转矩。由于矢量控制方式所依据的是准确的被控异步电动机的参数，有的通用变频器在使用时需要准确地输入异步电动机的参数，有的通用变频器需要使用速度传感器和编码器，并需使用厂商指定的变频器专用电动机进行控制，否则难以达到理想的控制效果。目前新型矢量控制通用变频器中已经具备异步电动机参数自动检测、自动辨识、自适应功能，带有这种功能的通用变频器在驱动异步电动机进行正常运转之前可以自动地对异步电动机的参数进行辨识，并根据辨识结果调整控制算法中的有关参数，从而对普通的异步电动机进行有效的矢量控制。除了上述的无传感器矢量控制和转矩矢量控制等，可提高异步电动机转矩控制性能的技术外，目前的新技术还包括异步电动机控制常数的调节及与机械系统匹配的适应性控制等，以提高异步电动机应用性能的技术。为了防止异步电动机转速偏差以及在低速区域获得较理想的平滑转速，应用大规模集成电路并采用专用数字式自动电压调整（AVR）控制技术的控制方式，已实用化并取得良好的效果。
2.5小结
本章结合潞安王庄煤矿生产实际情况，阐述了提升机工作原理及对电气控制系统的要求；并给出该矿副斜井提升机传动系统图，使提升机的工作原理更加清晰。王庄煤矿副斜井提升机电控系统是古老的转子串电阻调速，存在很多的安全隐患，急需改进。改进后的电控系统采用什么控制方案更加合理，采用交流还是直流调速，到底哪种调速方法调速性能更好。针对这种种疑问，本章分别对提升机直流调速和交流调速的调速性能进行分析，并就目前存在的几种高精控制系统进行分析，并与目前技术已经成熟的提升机变频调速控制系统做比较，这些工作对确定提升机控制方案提供了很大帮助。设计中同时考虑到串电阻调速系统控制器件多、电路复杂的缺点，所以将可编程控制器（PLC）应用于控制系统。最后确定提升系统的整体控制方案为:基于PLC控制的大功率矿井提升机变频调速控制系统。
3 提升机调速控制系统硬件实现
3.1引言
经过分析比较，权衡各种控制方案的优劣，结合提升机调速系统属于恒转矩负载特性，最终选择PLC与变频器相结合的变频调速方案，其变频控制方式为：矢量变频调速控制。此方案能够很好解决传统交流绕线式电机串电阻调速系统的缺点，变频调速是通过改变定子供电频率来达到电机调速的目的，无论转速高低，其机械特性基本上与自然机械特性平行，能够满足提升机特殊工作环境的要求且有着明显的节电效果；采用PLC对提升系统进行保护和监控，使系统更加安全可靠。变频调速系统将是提升机电控系统的发展方向。3.2矿井提升机电控系统总体结构
3.2.1矿井提升机控制系统组成
基于PLC 的矿井提升机变频调速控制系统由动力系统、液压系统、监控系统、安全回路、控制核心和检测系统组成，系统框图如图3-1所示。
1、动力系统
动力系统由机械和电气两部分组成。机械部分包括减速器、滚筒、制动器和底座；电气部分包括断路器、进线电抗器、变频器、滤波器出线电抗器和拖动电机。动力系统完成
牵引所需的动力。
2、液压部分
液压部分包括液压站和润滑站。液压站为提升机提供制动力，停车时先通过液压站给滚筒施加机械制动力；提升机起动时，待变频器对电机施加一定力矩后松开机械抱闸，防止溜车，以保证系统安全可靠地工作。
3、控制核心
控制核心是整个提升系统的核心，通过它可以设定系统的工作方式和控制方式，可以发布系统的各种控制命令，以实现对提升机启动、加速、平稳运行、减速、停车以及紧急制动等各种控制功能。
图3-1 矿井提升机控制系统框图
4、监控系统
监控系统是操作人员和控制系统及运输系统之间的桥梁，包括工控机、触摸屏和接入矿调度系统的工业以太网。触摸屏上显示提升容器在井筒中的位置。工控机通过与PLC的通信，将电动机的所有运行参数和故障参数都显示出来，并对矿车的位置及速度进行时时监控，为操作人员分析故障、判断故障和处理提供依据。
5、安全回路
安全回路是保证整个系统正常运行的关键，包括硬件和软件两条安全回路，安全电路相互冗余与闭锁，一条断开时，另外一条也同时断开。硬件安全回路通过硬件回路实现，无论PLC单元是否正常工作，一旦出现重度故障信号，硬件安全回路马上断开；软件安全回路在PLC软件中搭建，与硬件安全回路同时动作。安全电路断开后，系统会立即解除运
行控制指令，封锁变频器，制动油泵，断开安全阀和KT 线圈，进行紧急制动。
6、检测系统
检测系统主要由电流、电压检测单元和旋转编码器构成，主要检测主电动机的电压、电流及转速，并将此信号传送给控制器。PLC通过采集这些反馈信号，实现对提升机的控制及保护。
3.2.2 变频调速控制系统工作原理
变频调速控制系统内部采用矢量控制思想，AC380V三相动力电源由隔爆接线腔R,S,T 3个接线柱接入隔爆主腔内，大功率变频可以将工频三相交流电经过交—直变换之后经过逆变器，利用设定的参数进行逆变，使得输出为某一相应设定频率的交流电，经变频后输出U,V,W来驱动电机的运行。变频器输出频率的变化，将导致电动机的输出转速变化，二者之间的关系近似线性。这样，就起到了调速的作用。
在提升过程中，控制提升机运行的主速度给定S形速度曲线由PLC编程产生，经过A/D转换，由模拟量输出口输出，以驱动变频器工作；对变频器输出频率的调整控制，也可根据现场的工况需要，由操作台速度控制手柄以辅助给定的方式进行控制。
旋转编码器可以检测主电动机的转速，并将此信号传送给可编程控制器，PLC通过该信号可以累计计算提升机的行走距离。操作人员通过操作台向PLC发送控制提升机运行的控制命令。控制监视系统通过与PLC的通信，将电动机的所有运行参数和故障参数都显示出来，并对矿车的位置及速度进行时时监控。为操作人员分析故障、判断故障和处理提供依据。
3.3 提升机电控系统变频器硬件实现
3.3.1 变频调速主系统设计
图3-2 变频调速系统主回路电路图
变频调速单元采用森兰SB70G系列SB70G200T4通用变频器，其变频调速系统主回路电路图如图3—2所示。SB70G系列变频器采用转子磁场定向的矢量控制方式实现了对电机大转矩、高精度、宽范围调速，可靠性高，功能强大。
1、提升电动机选择
一般电动机的额定电流可以用如下公式计算，即：
I= Array 0
根据上述公式对一般三相交流异步电功机的额定电流计算得出：异步电动机的额定电流与电动机额定功率的关系为：如果U＝380V，电流大约为1kW是2A。因此．在选择电
动机的保护元件时可以用1kw2A来估算电动机的额定电流值，从而达到快速选择保护元件
的目的。
本变频调速系统所选电动机为：QABP 系列变频调速三相异步电动机(ABB)。其技术数据如表3—1所示：
图3-3 ABB —QABP 系列变频调速三相异步电动机
2、变频器的选择
在一台变频器驱动一台电机的情况下，变频器的容量选择要保证变频器的额定电流大于该电动机的额定电流，或者是变频器额定电流一定大于拖动系统在运行过程中的最大电流。另外矿用提升机属于频繁起动、加减速运转，其变频器容量的选定应根据加速、恒速、减速等各种运行状态下的电流值，按下式确定：
11225510125
CN I t I t I t I K t t t ++???=++??? 式中 ：1CN I 为变频器额定输出电流(A)； 15I I ???为各运行状态平均电流(A)； 15t t ???为各运行状态下的时间；0K 为安全系数(一般取1.1～1.2)。考虑到矿用电机性能上的差异及机械负载的波动，变频器额定电流选择为电动机额定电流的1.1倍，本系统中所需电动机的额定电流为318A ，按1.1倍电流就选择349.8A 以上变频器。
提升机运转具有较大惯性，四象限运行的特点，与其他传动机械相比对变频器有着更为苛刻的安全和性能上的要求，森兰SB70G 系列通用变频器是专为类似负载而设计，该系列产品采用了最优的电机控制方法—矢量控制技术，它可以对所有交流电动机的核心变量进行控制，并把定子磁通、转矩作为主要控制变量。其对负载的变化和瞬时掉电，能做出迅速响应；开环控制精度可以达到闭环矢量控制的精度（误差0.1%～0.5%），开环转矩阶跃上升时间小于5 ms ，具有290% 瞬时转矩控制能力，有PG 矢量控制转速控制范围1:1000，
根据变频器所需容量，查变频器型号规格：选择森兰SB70G200T4通用型变频器。其标称参数如表3—2所示：
图3-4 SB70G200T4挂式单机机型外形图
3.3.2 变频器外部电路设计
变频器可以输出频率可调的交流电源，另外在变频器的外围加设有声光报警输出口及制动单元，能够实现变频器故障报警器和安全制动，更有效的对控制系统进行安全保护，外部电路连接如图3-5所示。
一、声光报警回路
1、变频器报警输出的动断（常闭）触点“30B-30C”串联在KM1的线圈电路内，当变频器因故障不能正常工作时，发出报警；同时报警输出的常闭触点动作，使KM1线圈失电，将变频器与电源断开，进行安全保护。为了保护报警输出的触点，在接触器的线圈两端，并联阻容吸收电路（即RC震荡电路）。
2、声光报警电路由报警输出的动合（常开）触点“30B-30A”控制，当变频器跳闸时，触点“30B-30A”闭合，将报警指示灯HL和电笛HA接通，进行声光报警。与此同时，断电器KA1得电，其触点将声光报警电路自锁，使变频器断电后，声光报警能持续下去，直到工作人员按下ST1为止，报警才能解除。另外继电器线圈和电笛线圈的两端，也需要并联阻容吸收电路，以保护变频器内部报警继电器触点。
图3-5 变频器外部电路连接
二、制动控制回路
提升机负载由于惯性较大，当变频器的输出频率下降至0Hz时，常常停不住，而有“蠕动”现象，在矿山提升机这种大负载机械中，蠕动现象有可能造成十分危险的后果。为此，变频器调速时应设置能耗制动和直流制动功能。
1、能耗制动电路的作用
在变频调速系统中，电动机的降速和停机，是通过逐渐减小频率来实现的。提升机减速制动时，在频率刚减小的瞬间，电动机的同步转速随之下降，而由于机械惯性的原因，电动机的转子转速未变。当同步转速低于转子转速时，转子电流的相位几乎改变了180°，电动机处于发电机状态。与此同时，电动机轴上的转矩变成了制动转矩，使电动机的转速迅速下降。从电动机的角度来看，处于再生制动状态。电动机工作在再生制动状态，电动机向变频器回馈能量，这些能量一般储存在变频器储能元件中，如不及时处理，会使直流侧电压急剧上升，损坏变频器元器件。为了抑制这个电压的上升，若增大电容C, 则势必使变频器体积过于庞大，而且电容过大将增强对电网的污染。
因此，当直流电压超过一定值时，就要求提供一条放电回路，将再生的电能消耗掉，从而获得制动转矩。泵升电压抑制电路可有效的将这部分能量释放，确保在整个制动过程
中，直流侧电压在安全范围内。
2、泵升电压抑制电路工作原理
泵升电压抑制电路原理如图3-6所示，主要由制动单元和制动电阻组成。
图3-6 泵升电压抑制电路原理图
1）制动单元
图3-6虚线框内设备为制动单元，主要由以下几部分组成：
① 功率管 VB ，用于接通与关断能耗电路，是制动单元的主体。VB 的常用器件是GTR 或IGBT 。
② 电压取样与比较电路，按比例取出直流母线电压的一部分作为采样电压，和基准电压进行比较，得到控制VB 导通或截止的指令信号。
③ 驱动电路，驱动电路用于接受“取样与比较电路”给出的指令信号，驱动VB 导通或截止。
④ 稳压电源，为制动单元内元器件提供稳定的电源，并为取样比较电路提供基准电压。
2）制动电阻
图3-6中RB 为制动电阻。制动电阻是将电动机的再生能量以热能方式消耗的载体，阻值和功率是它的两个主要参数。
① 制动电阻阻值计算
制动电阻投入工作时，制动电流不超过电机额定电流的一半时，就可以得到与电动机的额定转矩相同的制动转矩，因此，最大制动电阻可按下式计算：
max
2H e
U R I = 式中：e I 为电机额定电流。 选择制动电阻时，为了确保变频器不受损坏，在制动电压H U 的作用下，制动电流为电机额定电流时，所对应电阻的阻值为制动电阻的最小数值。
min H e
U R I =
矿井提升机控制技术研究现状与发展 在我国煤炭开采企业的发展进程中，矿井提升机的应用比较普遍，在保证矿井安全生产方面发挥着不可代替的作用。煤炭开采是一项较为特殊的工作，机械在使用过程中容易出现磨损，再加上操作不到位等状况，造成提升机容易出现故障，因此有必要加强对矿井提升机控制技术的研究应用，只有这样才能够在越来越严峻的煤炭开采事业中充分发挥其矿井提升机的优势。基于此，本文就矿井提升机控制技术进行了分析。 标签：矿井提升;机控制技术;研究现状;发展 引言 矿井提升机是煤矿、有色金属矿中的重要运输设备，主要负责矿石提升、人员运送、物料下放等工作，就当前我国煤炭开采工作中的矿井提升机应用现状来看，其具有容量大、能耗大、安全稳定等特点，而且基于周期性运转的特向，矿井提升机的电动机需要频繁的启动、制动和反向作业，故障隐患大幅度提升，有必要加强对其控制技术的研究分析，并明确其创新发展对策。 一、矿井提升机控制技术发展现状 （一）国外矿井提升机控制技术发展现状 二十世纪七十年代，国外的一些发达国家在矿井提升机的机械部分和电气部分已经实现了技术上的进步，具体表现在机械部分使用的减速机电动机到直流慢速电动机到后来的悬臂安装直接传动的电动机的应用。随着计算机的进步发展，在机电控制方面也开始利用可编程控制器（PLC）来优化矿井提升机操作，而且操作的安全性以及稳定性都得到了较大的提高。近几年，计算机技术发展迅速，通过计算机技术以及PLC的结合使用能够有效促进矿井提升机控制技术的发展水平。 （二）国内矿井提升机控制技术发展现状 我国的煤炭开采事业发展时间较长，但是矿井提升机控制技术的应用起步时间比较晚，具体是在1958年才开始使用了在地表和井下不断进行往复运行的提升机，在此基础上使用的提升机具有耗电大、控制系统复杂等却缺点。随着我国科学先进技术的发展进步，矿井提升机控制技术也得到了长足的进步，计算机技术以及PLC技术的引入也进一步增加了提升机的安全性和可靠性。数字技术的发展与成熟进一步促进了PLC技术的应用，“交—直—交”变频技术具有节能、精度高、无极调速等处理优势，将其应用在矿井提升机系统中能够带动该设备的升级优化，对系统安全运营具有不可低估的作用。 二、矿井提升机控制技术的主要特征
矿井提升机 是矿井井下和地面的工作机械。是一种大型绞车。用钢丝绳带动容器（罐笼或箕斗）在井筒中升降，完成输送物料和人员的任务。矿井提升机是由原始的提水工具逐步发展演变而来。现代的矿井提升机提升量大，速度高，已发展成为电子计算机控制的全自动重型矿山机械。 目录
?1简介 ?2说明 ?3组成 ?4分类 ?缠绕式提升机 ?摩擦式提升机 ?制动装置 ?5绞车的调整和保养?绞车的调整 ?绞车的润滑 ?绞车的试运转 简介 编辑 名称：矿井提升机 英文名：mine hoist 2说明
编辑 是一种大型提升机械设备。由电机带动机械设备，以带动钢丝绳从而带动容器在井筒中升降，完成输送任务。矿井提升机是由原始的提水工具逐步发展演变而来。现代的矿井提升机提升量大，速度高，安全性高，已发展成为电子计 算机控制的全自动重型矿山机械。矿井提升机 3组成 编辑 矿井提升机主要由电动机、减速器、卷筒（或摩擦轮）、制动系统、深度指示系统、测速限速系统和操纵系统等组成，采用交流或直流电机驱动。按提升钢丝绳的工作原理分缠绕式矿井提升机和摩擦式矿井提升机。缠绕式矿井提升机有单卷筒和双卷筒两种，钢丝绳在卷筒上的缠绕方式与一般绞车类似。单筒大多只有一根钢丝绳，连接一个容器。双筒的每个卷筒各配一根钢丝绳，连接两个容器，运转时一个容器上升，另一个容器下降。缠绕式矿井提升机大多用于年产量在120万吨以下、井深小于400米的矿井中。摩擦式矿井提升机的提升绳搭挂在摩擦轮上，利用与摩擦轮衬垫的摩擦力使容器上升。提升绳的两端各连接一个容器，或一端连接容器，另一端连接平衡重。摩擦式矿井提升机根据布置方式分为塔式摩擦式矿井提升机（机房设在井筒顶部塔架上）和落地摩擦式矿井提升机（机房直接设在地面上）两种。按提升绳的数量又分为单绳摩擦式矿井提升机和多绳摩擦式矿井提升机。后者的优点是：可采用较细的钢丝绳和直径较小的摩擦
第1章绪论 1.1 国内外提升及研究状况 近三十年来，国外提升机机械部分和电气部分都得到了飞速的发展，而且两者相互促进，相互提高。起初的提升机是电动机通过减速器传动卷筒的系统，后来出现了直流慢速电动机和直流电动机悬臂安装直接传动的提升机。上世纪七十年代西门子发明矢量控制的交一直一交变频原理后，标志着用同步电动机来代替直流电机实现调速的技术时代已经到来。1981年第一台用同步机悬臂传动的提升机在德国Monopol矿问世，1988年由MAVGHH 和西门子合作制造的机电一体的提升机(习惯称为内装电机式)在德国Romberg矿诞生了，这是世界上第一台机械和电气融合成一体的同步电机传动提升机。在提升机机械和电气传动技术飞速发展的同时，电子技术和计算机技术的发展，使提升机的电气控制系统更是日新月异。早在上世纪七十年代，国外就将可编程控制器(PLC)应用于提升机控制。上世纪八十年代初，计算机又被用于提升机的监视和管理。计算机和PLC的应用，使提升机自动化水平、安全、可靠性都达到了一个新的高度，并提供了新的、现代化的管理、监视手段。特别要强调的是，此时期在国外一著名的提升机制造公司，如西门子、ABB、ALSTHOM都利用新的技术和装备，开发或完善了提升机的安全保护和监控装置，使安全保护性能又有了新的提高。 就在国外科学技术突飞猛进发展的时候，我国提升机电控系统很长时间都处于落后的状况。直到目前为止，我国正在服务的矿井提升机电控系统大多数还是转子回路串金属电阻的交流调速系统，设备陈旧、技术落后。国产提升机安全性、可靠性差，在关键部位—上下两井口减速区段没有配套的有效的速度监视装置，就提升机控制技术而言，依然是陈旧的，和国外相比，我们存在很大的差距。 矿井提升系统的类型很多，按被提升对象分:主井提升、副井提升;按井筒的提升道角度分:竖井和斜井;按提升容器分:箕斗提升、笼提升、矿车提升;按提升类型分:单绳缠绕式和多绳摩擦式等。我国常用的矿用提升机主要是单绳缠绕式和多绳摩擦式。我国的矿井与世界上矿业较发达的国家相比，开采的井型较小、矿井提升高度较浅，煤矿用提升机较多，其他矿(如金属矿、非金属矿)则较少。因此在20世纪60年代开始单绳缠绕式矿井提升机采用较多。 目前我国提升机90%以上均采用交流绕线式异步电动机的拖动方式，其电控系统用于单绳缠绕式提升机的有TKD系列，多绳磨擦式提升机的有JKM、幻J系列。这几种提升机通常在电动机转子回路中串接附加电阻进行起动和调速。串电阻调速是一种恒转矩调速方法转子功率的损耗随着串入的电阻的增大而增大。尽管转子串电阻调速方法很不经济，低速特性也很软，稳定性差，但是由于这种调速方法比较简单易行，起动转矩较大在拖动起重机等中、小容量的绕线式异步电动机中仍然应用广泛。 20世纪80年代，我国从瑞典、西德等国引进20多套晶闸管—直流电动机控制系统。直流电动机传动有两种电控系统，一种为直流发电机—直流电动机机组，另一种为晶闸管—直流电动机系统。我国自己生产的晶闸管—直流电动机控制系统应用于20世纪90年代。这种控制系统的优点是:体积小、重量轻、占地面积小;基础省、安装方便、建筑费用低;无齿轮传动部分(不需要减速器)、总效率高、电能消耗少;单机容量大，适用范围广;调速平稳、调速范围广、调速精度高;易于控制，能实现自动化，安全可靠;节约电能。 矿井提升机对安全性、可靠性和调速性能的特殊要求，使得提升机电控系统的技术水平在一定程度上代表一个厂或国家的传动控制技术水平。比较国内外矿用提升机系统，具体来说国外矿井提升机在电控方面的应用特点有以下几个方面: l)提升工艺过程微机控制 提升工艺过程大都采用微机控制，由于微机功能强，使用灵活，运算速度快，监视显
隔爆兼本安型全数字矿井提升机 变频调速电控系统 技术培训 一、目录 ?系统概述 ?系统组成 ?变频调速系统 ?PLC控制系统 ?提升信号系统 一、系统概述 1 ,变频绞车 煤矿井下斜井绞车，以前主要是以交流异步电机转子串电阻调速绞车 (电气拖动）,液压绞车(液压拖动)等几种方式为主，但这些设备在安全可 靠性、调速、节能、操作、维护等方面都不同程度的存在缺陷。 串电阻调速主要缺陷有: 1),属于有级调速, 开环运行,因而调速精度低,特别是在出现负力提升 时,要由司机判断速度来人为投入低频或动力制动装置,因而很不安全。 2),转子串入附加电阻后，电机机械特性很软，低速运行时负载稍有变 化转速波动很大。 3),电机低速运行时效率很低，电动机电磁功率中的转差功率全部转化 为转子回路中的铜耗以发热的形式消耗掉，浪费了大量的电能。 4),由于电机转子回路串有大量金属电阻,在运行中电阻散发出大量热 量，造成电阻箱变形失爆。 5),安装大量的金属电阻,大大增加了电控峒室的面积,也大大增加了峒 室的开拓费用。 液压绞车在一定程度上解决了串电阻调速的缺点,但是在使用过程中,发现液压绞车易漏油,噪声大,传动效率低,维修工作量大,液压马达故障率高等问题,这些问题都造成系统后期的运行费用很高,因而液压绞车并不是煤矿安全生产的最佳产品。 防爆变频绞车的问世,使矿井提升机的装备水平发生了质的变化。目前变频绞车已成为市场的主导产品，其主要特点如下： 1),结构紧凑、体积小、移动方便、用于矿山井下可节省大量开拓费用。 2),安全防爆,适用于煤矿井下等含有煤尘，瓦斯或其它易燃易爆气体的场所。 3),变频绞车是以全数字变频调速为基础,以矢量控制技术为核心，使异步电机的调速性能可以与直流电机相媲美。表现在低频转矩大、调速平滑、调速围广、精度高、节能明显等。 4),采用双PLC控制系统,使斜井绞车的控制性能和安全性能更加完善。 5),操作简单、运行安全稳定、故障率低、基本免维护 2 ,用途及适用围 变频绞车电控系统,适用于交流异步电动机(绕线型或鼠笼型)驱动的单滚筒或双滚筒缠绕式绞车。既可以与新安装的绞车配套使用,也适合于对老绞车电控系统的技术改造。 变频绞车电控设备适用于以下场所： 1),海拔高度不超过1000米,如超过这个海拔高度,元器件在功率、容量方面应按海拔高度的增加,适当降容使用。
2 矿井提升机直流全数字传动理论分析 2.1 矿井提升机电气传动装置 2.1.1 概述 矿井提升机是矿井的关键设备之一。作为井上与井下的唯一输送通道，是矿井的咽喉部位。不难想象，矿井提升机运行性能的优劣，不仅直接影响到矿山的正常生产与产品产量，而且还与设备及人身安全密切相关。 矿井提升机种类繁多，按照井道结构，有立井与斜井之分；按照拖动电动机，有交流拖动与直流拖动提升机；按容器功能，则有箕斗与罐笼，箕斗又分为单箕斗和双箕斗，罐笼也有单罐笼和双罐笼，还有单层罐笼和双层罐笼之区别。按钢丝绳结构方式，则有单绳圆柱滚筒提升机和多绳摩擦轮提升机，按照速度图形式，则有三阶段，五阶段和六阶段速度的提升机。 在1894年AEG公司曾为西格兰德矿井提供了第一套配有直流发电机-电动机系统的矿井提升机，直到1965年，世界各地要求较高或容量较大的矿井提升机都一直沿用这类系统。此后，由于电力半导体技术的发展。特别是晶闸管的出现，对要求较高或多水平开采的矿井，其提升机几乎都采用了晶闸管变流装置供电的直流传动系统。 以交流电动机组成的交流传动系统，亦大量地应用于提升机。但就我国目前情况看，国产的交流传动矿井提升机大部分仍采用较老的控制方式，它是在绕线转子异步电动机的转子回路，串入多级电阻(也有用水电组的),逐渐切除电阻,实现分级调速;减速制动多采用能耗制动的方式；至于停车前的爬行段,常需另外增加一套附加装置,它可以是小容量异步电动机或低频(5Hz)电源。不过，这类系统的控制性能均不够理想，而且消耗大量的电能，从节能的观点出发，是不利的。这类系统一般仅用于容量不大，控制要求不高的单水平矿井提升机。从技术发展的角度看，由于电力半导体器件及微电子技术的发展，近年来变频调速技术迅速发展，使它有可能应用到提升机。国外已将交-交变频调速系统用于矿井提升机，我国也已引进这方面的技术，可望在短期内有较快的发展，但目前主要还是成本偏高，故在复杂的要求较高的多水平大容量的提升机中，占主导地位的仍属于直流传动系统。 2.1.2 提升机传动系统 a.直流发电机-电动机传动方式这是多年来具有代表性的传动方式，控制直流发电机的励磁，实现电动机变电枢电压调速，均匀的调节励磁电流和极性，可以方便地实现转速无级调节和四象限运行。目前几乎已完全为电力半导体静止变流装置所代替。
矿井提升机的选型原则 在选择提升设备之前，首先应确定合理的提升方式，它对提升设备的选型，矿山机械设备对矿山的基本建设投资、生产能力、生产效率及吨煤成本都有直接的影响。 当矿井的年产量、井深及开采水平确定之后，就要决定合理的提升方式。提升方式与井简的开拓、井上井下运输等环节有着密切的关系，原则上应考虑下列几个因素： (1)对于年产量大于600kt的大、中型矿井，由于提升煤炭及辅助工作最均较大，一般均设主、副井2套提升设备。主井采用箕斗提升煤炭，副井采用罐笼完成辅助提升任务，如提升矸石、升降入员和下放材料、设备等。矿山机械设备对于年产量小于300kt的小型矿井，如果仅用1套罐笼提升设备就可以完成全部主、副井的提升仟务时，则采用丨套提升设备是经济的。对于年产量大于1800kt的大型矿井，主井往往需要2套箕斗提升设备，副井除配备1套罐笼提升设备外，多数尚需要设置1套单容器平衡锤系统专门提升矸石。 (2)一般情况下，主井均采用箕斗提升方式。但在特殊条件下，例如矿井生产的煤质品种多，且需分别运送，或是保证煤炭有足够的块度，只好采用罐笼作为主井的提升设备。 (3)为了提高生产率，中型以上的矿井原则上都要采用双钩提升。矿山机械设备如果矿井同时开采水平数过多，采用平衡锤单容器提升方式也是比较方便的。 (4)根据我国H前的实际情况，对于小型矿并，以采用单绳缠绕式提升系统为宜。对于年产量9001ct以上的大甩矿井，以采用多绳摩擦提升系统为宜。矿山机械设备对于中型矿并，如井较浅，可采用单绳缠绕系统；井较深时，也可采用多绳摩擦提升系统，或主井采用单绳箕斗，副井采用多绳摩擦罐笼提升。 (5)矿井若有2个水平，且分前、后期开采时，提升机、井架或井塔等大型固定设备要按最终水平选择。提升容器、钢丝绳和提升电动机根据实际情况也可按第一水平选择，待井筒延伸到第二水平时，另行更换，但电动机以换装一次为宜。 (6)对于斜井，目前应采用单绳缠绕式提升机。 (7)地面生产系统靠近井口时，采用箕斗提升可以简化煤的生产流程；若远离井口，地面尚需一段窄轨铁路运输，应采用罐笼提升。 以上所述，仅提出了决定提升方式的一般原则。矿山机械设备在具体的设计工作中，要根据矿井的具体条件，提出若干可行的方案，然后对基建投资、运转费用、技术的先进性诸方面进行技术经济比较，同时还要考虑到我国提升设备的生产和供应情况，才能决定合理的方案。矿山机械设备特别是计算机技术在煤矿的日益广泛应用，为矿井设计和优化设计提供了更为有利的条件。
毕业设计（论文） 题目：矿井提升机设计 姓名：饶祖文 2015年9月20日
摘要 毕业设计是培训学生综合运用本专业所学的理论和专业知识，用来分析和解决实际问题的能力的重要教学环节，对三年所学知识的复习与巩固。同样，也促使了同学们之间的相互探讨，相互学习。因此，我们必须认真、谨慎、塌实、一步一步的完成设计，给我们三年的学习生涯画上一个圆满的句号。 毕业设计是一个重要的教学环节，通过毕业实习使我们了解到一些实际与理论之间的差异。通过毕业设计，不仅可以巩固专业知识为以后的工作打下坚实的基础，而且还可以培养和熟练地使用资料、运用工具书的能力，在各位老师及有关技术人员的指导下锻炼自己独立思考、分析、解决问题的能力，把我们所学的课本知识与实践相结合起来，起到温故而知新的作用。在毕业设计过程中，我们要较系统地了解矿井提升设计中的每一个环节，包括从总体设计原则。本次设计综合三年所学的专业课程，以《设计任务书》的指导思想为中心，参照有关资料，有计划、有头绪、有逻辑地把这次设计搞好！ 由于时间仓促，再加上所学知识有限，设计中，难免出现错误或不当之处，恳请各位教师给予一定的批评和建议，我表示非常感激，并诚恳地接受，以便将来在不断的商讨和探索中，有更好的改进，以便在今后的人生道路上，不断完善。
目录 第1章绪论 (1) 1.1国内外提升机的研究状况 (1) 1.2课题研究的目的和意义 (4) 1.3本论文承担的任务 (8) 1.4小结 (10) 第2章矿井提升机的组成及分类 (11) 2.1科技名词定义 (11) 2.2矿井提升机的组成 (11) 2.3矿井提升机的分类 (11) 第3章矿井提升机的制动装置与安全装置 (13) 3.1矿井提升机的制动装置 (13) 3.1.1制动装置的组成及种类 (13) 3.1.2制动装置的作用 (13) 3.1.3《煤矿安全规程》对制动力矩的规定 (13) 3.1.4制动装置的有关规定 (14) 3.2矿井提升机的安全保护装置 (14) 3.2.1提升机机房的管理 (15) 3.2.2设备电气火灾的预防措施 (14) 3.2.3提升机机房的保安措施 (16) 3.2.4井下提升机电控制室对风量和温度的具体要求 (16) 3.2.5斜井（巷）提升，常用的跑车防护装置及设施类型 (16) 第4章提升机调速控制系统硬件实现 (17) 4.1引言 (17) 4.2提升机电控系统总体结构 (17) 4.3提升机电控制系统变频器的选择 (18) 4.4变频控制部分设计 (19) 4.4.1变频调速主系统设计 (19) 4.4.2变频器外电路设计 (21) 4.5PLC 控制部分设计 (25) 4.5.1基本控制功能 (25) 4.5.2位置检测电路 (28) 4.6硬件调速控制系统保护措施 (29) 4.6.1调速控制系统抗干扰处理 (30) 4.7小结 (33) 第5章提升机调速控制系统软件实现 (31)
矿井提升机的选型原则 对于年产量大于600kt的大、中型矿井，由于提升煤炭及辅助工作最均较大，一般均设主、副井2套提升设备。主井采用箕斗提升煤炭，副井采用罐笼完成辅助提升任务，如提升矸石、升降入员和下放材料、设备等。矿山机械设备对于年产量小于300kt 的小型矿井，如果仅用1套罐笼提升设备就可以完成全部主、副井的提升仟务时，则采用丨套提升设备是经济的。对于年产量大于1800kt的大型矿井，主井往往需要2套箕斗提升设备，副井除配备1套罐笼提升设备外，多数尚需要设置1套单容器平衡锤系统专门提升矸石。(2) 一般情况下，主井均采用箕斗提升方式。但在特殊条件下，例如矿井生产的煤质品种多，且需分别运送，或是保证煤炭有足够的块度，只好采用罐笼作为主井的提升设备。(3) 为了提高生产率，中型以上的矿井原则上都要采用双钩提升。矿山机械设备如果矿井同时开采水平数过多，采用平衡锤单容器提升方式也是比较方便的。(4) 根据我国H前的实际情况，对于小型矿并，以采用单绳缠绕式提升系统为宜。对于年产量9001ct以上的大甩矿井，以采用多绳摩擦提升系统为宜。矿山机械设备对于中型矿并，如井较浅，可采用单绳缠绕系统；井较深时，也可采用多绳摩擦提升系统，或主井采用单绳箕斗，副井采用多绳摩擦罐笼提升。(5)
矿井若有2个水平，且分前、后期开采时，提升机、井架或井塔等大型固定设备要按最终水平选择。提升容器、钢丝绳和提升电动机根据实际情况也可按第一水平选择，待井筒延伸到第二水平时，另行更换，但电动机以换装一次为宜。(6) 对于斜井，目前应采用单绳缠绕式提升机。(7) 地面生产系统靠近井口时，采用箕斗提升可以简化煤的生产流程；若远离井口，地面尚需一段窄轨铁路运输，应采用罐笼提升。以上所述，仅提出了决定提升方式的一般原则。矿山机械设备在具体的设计工作中，要根据矿井的具体条件，提出若干可行的方案，然后对基建投资、运转费用、技术的先进性诸方面进行技术经济比较，同时还要考虑到我国提升设备的生产和供应情况，才能决定合理的方案。矿山机械设备特别是计算机技术在煤矿的日益广泛应用，为矿井设计和优化设计提供了更为有利的条件。
矿井提升机的主要组成及工作原理 矿井提升机作为一个大型的机械一电气机组，它的主要组成有：工作机构（包括主轴装置及主轴承）；制动系统（包括制动器和制动器控制装置）；机械传动装置（包括减速器、离合器和联轴器）；润滑系统（包括润滑油泵站和管路）；检测及操纵系统（包括操纵台、深度指示器及传动装置和测速发电装置）；矿山机械设备拖动、控制和自动保护系统（包括主电动机、电气控制系统、自动保护系统和信号系统）以及辅助部分（包括机座、机架、护罩、导向轮装置和车槽装置）等。 目前我国广泛使用的提升机可分为两大类：单绳缠绕式和多绳摩擦式。调速性能好，且与负荷大小无关；从一种工作方式向另一种工作方式转换方便；低速特性硬；调速时电能消耗小以及容易实现自动化等。但是直流拖动需要增加1套整流装置，特别是采用变流机组时，需要增加2个与主电机同等大小的大型电机。矿山机械设备交流拖动虽然没有直流拖动的优点，但在采用了双电机拖动、动力制动、低频制动和微机拖动等措施之后，交流拖动在技术性能基本满足了提升机的要求，因而获得了广泛的应用。 单绳缠绕式提升机的工作原理是：把钢丝绳的一端缠绕在提升机滚筒上，另一端绕过天轮悬挂提升容器，这样，利用滚筒转动方向的不同，矿山机械设备将钢丝绳缠紧或放松，就可以完成提升或下放提升容器的任务。目前这种提升机在我国矿山应用比较广泛。 多绳摩擦式提升机的工作原理是：把钢丝绳搭放在主导轮（摩擦轮）上，两端各悬挂1个提升容器（也可一端悬挂平衡锤），当电动机带动主导轮转动时，借助于安装在主导轮上的衬垫与钢丝绳之间的摩擦力传动钢丝绳，完成提升和下放重物的任务。矿山机械设备这种提升机体积小、质虽轻、提升能力大，适用于中等深度和比较深的矿井（不超过1700m)，是提升机发展的方向。
KTDC系列提升机交流电控设备 （低压660V、380V） 电 气 说 明 书
目录 一、概述------------------------------------------------ 3 1.1 用途及适用范围 1.2 技术参数 1.3 型号规格 1.4 电控柜结构 1.5 技术性能 1.6 注意事项 1.7 订货须知 二、提升机电控系统构成------------------------------------- 4 三、PLC操作主控系统原理及应用----------------------------- 6 3.1 PLC硬件组成 3.2 PLC软件结构及设计 3.3 系统操作程序说明 四、监控系统原理及应用------------------------------------ 16 4.1 简介 4.2 监控系统配置与组成 4.3 监控软件简介 4.4 主要监控画面介绍 4.5 监控系统的使用 五、线路动作说明----------------------------------------- 24 5.1 开车前的准备工作 5.2 启动加速--等速运转--减速--停车 5.3.验绳方式 5.4.调绳方式 5.5 非常状态开车 六、电气原理框图及电控柜外形尺寸----------------- ----------- 25 七、产品安装与包装标志------------------------------------ 26 八、现场安装、接线与调试------------------------------ 26 九、故障分析与排除------------------------------------ 27 十、产品的维护和保养 ------------------------------------- 27 一、概述 1.1 用途及适用范围 KTDC型提升机双PLC控制系统适用于各种类型的提升机和提升绞车。适用于交流绕线式
摘要 矿井被称作地下矿井系统的咽喉，是井下与地面最重要的通道。矿井提升机承担着矿井与井下人员、矿料、设备等物资运输的重任，是整个矿井系统中的核心部分，矿井提升机的安全可靠运行至关重要。所以设计一套安全可靠的矿井提升机控制系统具有极大的意义。PLC出现后以其显着优点迅速成为工业生产控制系统的主流发展方向，其可靠性高，抗干扰能力强；编程简单，使用方便；控制程序可变，具有很好的柔性功能完善；扩充方便，组合灵活，极大减少控制系统设计及施工工作量；体积小，重量轻；非常适用“机电一体化”设备。基于PLC 设计矿井提升机控制系统，极大满足对大型机械控制安全与可靠性的要求，且节能环保，便于操作与维护。 关键词：矿井提升机；PLC；控制系统。 Abstract The mine is called the throat of the underground mine, which is the most important channel of the underground mine. The mine hoist bears the heavy responsibility of the mine and the underground personnel, the ore material, equipment and so on. It is the core part of the entire mine system, and the safe and reliable operation of the mine hoist is very important. Therefore, it is of great significance to design a safe and reliable control system of mine hoist. PLC appears with its remarkable advantages quickly become industrial production control system of the mainstream of the development direction of, the high reliability, strong anti-interference ability; programming is simple, easy to use; variable control procedures, with perfect good flexible function; to facilitate the expansion, flexible combination, greatly reducing the control system design and construction work; has the advantages of small volume, light weight; very applicable electromechanical integration equipment. Design of mine hoist control system based on PLC, which greatly meets the requirements of safety and reliability of large mechanical control, and energy saving and environmental protection, easy to operate and maintain. Key words: mine hoist; PLC; control system. 目录 中文摘要......................................... .. (Ⅲ) 英文摘要......................................... .. (Ⅲ) 目录 (Ⅴ) 1 绪论 (1)
浅析矿井提升机液压站常见故障分析与处理办法 液压制动系统是竖井提升机的重要保护装置，它由液压站和盘式制动器组成。液压站为制动器提供动力源，控制制动器的松闸与制动，其工作可靠性直接影响到提升设备的安全运行。本文针对液压站常见故障进行分析，并提出相应的处理办法。 标签：提升机液压站故障处理 0引言 目前提升机是我国矿井提升机制动装置大多采用液压盘式闸制动装置，该装置由液压站与盘形闸和电控系统组成。其中液压站是机制动系统的驱动和调节压力机构，液压站的稳定可靠运行是矿井安全提升的必要保证，其性能和质量直接影响设备和人身的安全。使用表明恒减速控制液压站，在紧急制动时，能使平均制动力矩随负载变化而变化，能实现恒减速控制，符合提升系统恒减速要求。但由于该液压制动系统和控制系统较为复杂，使用与维护不当会出现制动减速度超限和制动力矩不足等多种故障，以致造成严重后果。 1提升机液压站的作用 提升机液压站可作为盘型制动器提供不同的油压值的压力油，以获得不同的制动力矩。在事故状态下，可以使制动器的油压迅速降到预先调定的某一值，经过延时后，制动器的油压迅速回到零，使制动达到全制动状态。供给单绳双滚筒提升机调绳装置所需要的压力油。 2提升机液压站常见故障分析及处理办法 2.1漏油及油压不稳长期使用后，安全制动装置中的各集油路之间，以及阀与集油路间大量泄漏，且油压下降导致松不开阀，原因是它们之间的螺钉松动，将螺钉拧紧即可消除故障；油压不稳原因是液压系统中混入空气，应排除空气，或是电液调压装置线圈的电流滤波不好，线圈上下振动，造成油压不稳，加装电解电容器加强滤波即可。 2.2油压值不能保证原因是系统内有空气吸入，油箱内的油有好多泡沫，或者是溢流阀、电磁换向阀内泄漏大，处理方法：检查油泵吸油口是否泄漏；油泵吸油处管接头是否拧紧：吸油过滤器的螺钉是否拧紧：检查吸油过滤器到油泵吸油口处的管路是否漏气；检查油泵端盖螺钉是否拧紧；清洗溢流阀阀芯，如果阀芯在阀体内活动不灵活，可以用手拿住阀芯在体内来回研磨：清洗电磁换向阀阀芯，要求阀芯在阀体内运动灵活，保证工作时阀芯到位。 2.3零油压制动器不松闸系统没有压力的原因：油泵旋转方向反了或油泵没有输出液：电液比例装置上的溢流阀阀芯卡死，阻尼孔堵塞：油泵吸油口不畅
矿井提升机的提升方式的选择 斜井提升在我国矿井应用极其广泛，它包括斜井串车、斜井箕斗及斜井带式输送机三种提升方式。采用斜井开拓具有初期投资少、建井快、地面布置简单等优点。但一般斜井提升能力小，钢丝绳磨损快，井筒维护费用高。 （1）斜井矿井提升机可分为单钩与双钩串车两种。其中，单钩串车提升井筒断面小，投资小，生产能力小，耗电量大，但可以用于多水平提升。双钩串车提升生产能力较大，但只能用于单水平提升。一般年产量在21万吨以下的小型矿井多采用单钩，年产量在30万吨左右的矿井多采用双钩，两者均适用于倾角在25°以下。 （2）斜井箕斗提升与串车提升相比，具有提升速度大，生产能力高，容器自重小及装卸载易实现自动化等优点。但需设置装卸载设备、建造煤仓，基建投资大。此外，为了提升矸石、下放材料、升降人员，需要外设置一套副井提升设备。箕斗提升一般采用双钩，适用于井筒倾角为25°~30°，年产量在30万t~60万t的矿井中。 （3）带式输送机提升这种提升方式具有安全可靠、运输量大，且易实现自动化，但初期投资较大，设备安装时间较长，并需要安装卸载煤仓等设备，一般用于年产量在60万吨以上，倾角小于18°的斜井中。《煤炭工业设计规定》规定：大型矿井的主斜井宜采用带式输送机提升。 注：矿井提升机按车场形式不同，又可以分为平车场和甩车场两种方式。甩车场提升方式的优点：地面车场及井口设备简单、布置紧凑、井架低、摘挂钩安全方便;缺点是提升循环时间长、提升能力小、每次提升电动机换向次数多、操纵复杂。矿井提升机平车场没有上述缺点，车场通过能力大，提升操作简单方便。但是，平车场需设置阻车器等辅助设备，故一般情况下甩车场多用于单钩提升，平车场多用于双钩提升。在串车提升中，为在车场内调车和组车方便，应注意一次升降的矿车数尽可能与电机车一次牵引的矿车数成倍数关系。
矿井提升机的现状及发展 矿井提升机是煤矿、有色金属矿中的重要运输设备，是“四大运转设备”之一。矿井提升系统具有环节多、控制复杂、运行速度快、惯性质量大、运行特性复杂的特点，且工作状况经常交替转换。虽然矿井提升系统本身有一些安全保护措施，但是由于现场使用环境条件恶劣，造成了各种机械零件和电气元件的功能失效，以及操作者的人为过失和对行程监测研究的局限性，使得现有保护未能达到预期的效果，致使提升系统的事故至今仍未能消除。一旦提升机的行程失去控制，没有按照给定速度曲线运行，就会发生提升机超速、过卷事故，造成楔形罐道、箕斗的损坏，影响矿井正常生产，甚至造成重大人员伤亡，给煤矿生产带来极大的经济损失。 提升机电气控制系统在很大程度上决定了提升机能否实现平稳、安全、可靠地起制动运行，避免了严重的机械磨损，防止较大的机械冲击，减少机械部分维修的工作量，延长提升机械的使用寿命。所以，提升机电气控制系统的研究一直是社会各届人士共同关注的一个重大课题。随着矿井提升系统自动化，改善提升机的性能，以及提高提升设备的提升能力等的要求，对电气传动方式提出了更高的要求。对矿井提升机电气传动系统的要求是：有良好的调速性能，调速精度高，四象限运行，能快速进行正、反转运行，动态响应速度快，有准确的制动和定位功能，可靠性要求高等。 而随着科学技术的进步和矿井生产现代化要求的不断提高，人们对提升机工作特性的认识进一步深化，提升设备及拖动控制系统也逐步趋于完善，各种新技术、新工艺逐步应用于矿井提升设备中。特别是模拟技术、微电子技术、微电脑技术在提升机控制中的应用已成为必然的发展方向。 目前国内提升机电气传动系统现状：对于大型矿井提升机，主要采用晶闸管变流器—直流电动机传动控制系统和同步电动机矢量控制交一交变频传动控制系统。这两种系统大都采用数字控制方式实现控制系统的高自动化运行，效率高，有准确的制动和定位功能，运行可靠性高，但造价昂贵，中小矿井难以承受。 对于中、小型提升机，则多采用交流绕线式电动机转子切换电阻调速的交流电气传动系统，即TKD电控系统。这种电气传动系统设备简单，但属于有级调速，提升机在减速和爬行阶段的速度控制性能较差，特别在负载变动时很难实现恒加
矿井提升机技术参数介绍及设备选型过程 目录 一、提升机相关参数 二、选型过程 三、MA标志查询办法 四、提升系统设计内容与步骤。 五、电机功率选择与校核 一、技术参数 1、卷筒宽度和直径 2、两卷筒中心距 3、最大静张力、最大静张力差 4、钢丝绳直径、绳速 5、提升高度、容绳量 6、减速器速比 7、电机功率、极数、电机型号简介 8、变位质量 JK-2/2JK-2提升机技术参数表 1、卷筒宽度和直径 卷筒直径：提升机卷筒上第一层钢丝绳中心到卷筒中心距离的2倍。 绞车卷筒的直径为：卷筒缠绳表面到卷筒中心距离的2倍。 二者概念有差别，相差1根钢丝绳的直径。 卷筒宽度：卷筒两个挡绳板内侧直间的距离。 卷筒直径和宽度决定了卷筒使用钢丝绳的最大直径和容绳量 2、最大静张力和最大静张力差 JK-2型提升机的最大静张力161KN，2JK-2型绞车的最大静张力和最大静张力差分别为61KN、40KN。 钢丝绳的张力，也就是钢丝绳的拉力。在单钩提升时，滚筒上只有一根钢丝绳，其拉力主要由提升容器、钢丝绳、提升载荷的重力构成。拉力最大值在天轮的切点处，载荷越大、井筒越深、容器重量越大钢丝绳的拉力就越大。最大静张力是针对提升机而言的，是强度允许的，滚筒上最大的拉力值 双钩提升时，滚筒上有两条钢丝绳，重载钢丝绳的拉力大，轻载钢丝绳的拉力小，两根钢丝绳拉力的差值就是静张力差。最大静张力差就是静张力差的最大值，是绞车强度所允许的，滚筒上两根钢丝绳拉力差的最大值。 通过以上分析，我们可以这样来理解二者。 对于单滚筒绞车，只有最大静张力，没有最大静张力差。最大静张力就是绞车强度所允许的容器、钢丝绳、提升载荷自重的总和。单位为重力单位：KN，最
矿井提升机选型及控制设计——毕业设计
矿井提升机选型及控制设计 摘要 矿井提升机是矿井运输的重要设备，是沟通矿井上下的纽带的，其任务是沿井筒提煤、矿石、矸石，下放材料，升降人员和设备。矿井提升机是煤矿、铁矿、有色金属矿生产过程中的重要设备，它的可靠运行直接关系到煤矿生产的安全，矿井提升机信号系统的可靠性和准确性是矿井提升和安全运输的重要保证。 本设计主要对矿井生产所用的提升机械设备选型及控制进行的一次合理选择，了解了煤矿生产矿井的提升系统的基构造和原理，对提升设备的选型和设计有了初步的了解，而且对井下大巷和采区的机械有了进一步的深入了解，对提升机，皮带，以及绞车的设计和选择有了更深一步的认识。设计中运用PLC控制技术，PLC系统采用三菱公司的FX2N系列作为主控制器，对井口、井底、机房信号台进行信号联络。组态设计使用WINCC完成，能够实现上位监控功能。使用编程软件实现信号的联络。 采用PLC控制不但提高了信号传输的可靠性和准确性,而且具有极大的灵活性和扩展性。在不改变系统硬件的前提下,仅靠改变PLC内部的程序就可满足用户要求。有效地解决了信号系统中的远距离传输和可靠性问题。 关键词：矿井提升机信号系统；提升机；钢丝绳；电
动机PLC；上位监控; WINCC 前言 毕业设计是培训学生综合运用本专业所学的理论知识和专业知识来分析,解决实际问题的能力的重要教学环节,是对三年所学知识的复习与巩固，同样，也促使了同学们之间的互相探讨，互相学习。因此，我们必须认真、谨慎、塌实、一步一步的完成设计，给我们三年的学习生涯画上一个圆满的句号。 毕业设计是一个重要的教学环节，通过毕业实习使我们了解到一些实际与理 论之间的差异。通过毕业设计不仅可以巩固专业知识,为以后的工作打下坚实的基础 ,而且还可以培养和熟练使用资料,运用工具书的能力.在各位老师及有关技术人 员的指导下锻炼自己独立思考、分析、解决的能力，把我们所学的课本知识与实
阿克苏安全技术服务中心 课程名称提升机司机 授课班级提升机司机班 教师（签名） 2013年3月26日 说明： 本课程采用教材版本提升机司机操作资格培训考核教材（大二版） 【组织教学】检查出勤、装束、精神状态、师生互相问候。调动学员激情、调节课堂气氛。（调整情绪、提起精神） 【导入新课】 提升机房内有提升机及其供电系统和操作系统。建立健全提升机房的各项安全管理制度，规范人员的操作行为，严格按章操作，杜绝“三违”，是消除人为因素导致提升系统事故的根本措施。 【讲授新课】 第十章矿井提升机的操作与安全运行
第一节提升机房的安全管理制度 提升机房是矿井的重要动力要害部位，内有提升机及其供电系统和操作系统。建立健全提升机房的各项安全管理制度，规范人员的操作行为，严格按章操作，杜绝“三违”，是消除人为因素导致提升系统事故的根本措施。 一、提升机房的标准化内容 1.设备性能 （1）零部件完整齐全、由铭牌（主机、电动机、磁力站），设备完好并有完好牌及责任牌。 （2）合理使用、运行经济。 （3）性能良好。 （4）钢丝绳有出厂合格证，试验交叉符合《煤矿安全规程》的要求。 2.安全保护监测装置完善，动作灵敏可靠 （1）供电电源符合《煤矿安全规程》（第四百四十二条）的规定：主要通风机、提升人员的立井绞车、抽放瓦斯泵等主要设备房，应各有两条回路直接由变（配）电所馈出的供电线路；受条件限制时，其中的一回路可引自上述同种设备房的配电装置。 （2）高压开关柜的过流继电器、欠压释放继电器整定正确，动作灵敏可靠。 （3）脚踏开关动作灵敏可靠。 （4）过卷开关安装位置符合规定，动作灵敏可靠。
电气工程学院 课程设计说明书 设计题目：矿井提升机的ＰＬＣ控制系统设计 系别：应用电子 年级专业： 学号： 学生姓名： 指导教师：
电气工程学院《课程设计》任务书 课程名称：电气控制与PLC课程设计 说明：1、此表一式三份，系、学生各一份，报送院教务科一份。 2、学生那份任务书要求装订到课程设计报告前面。 电气工程学院教务科
摘要 矿井提升机对安全性、可靠性和调速性能的特殊要求，使得提升机电控系统的技术水平在一定程度上代表一个厂或国家的传动控制技术水平，因此世界各大公司纷纷将新的、成熟的技术应用于提升机电控系统。本文主要讨论了ＰＬＣ与变频器相结合控制电机的运行。将变频调速技术应用于矿井提升机是矿井提升机电气传动系统的发展方向。变频器的调速控制可以实现提升机的恒加速和恒减速控制，消除了转子串电阻造成的能耗，具有十分明显的节能效果。变频器调速控制电路简单，克服了接触器、电阻器、绕线电机电刷等容易损坏的缺点，降低了故障和事故的发生。因此，变频器在提升机调速系统中的应用具有十分广阔的前景。由于矿井中环境比较恶劣，对电机的运行和安全保护系统的要求比较高，所以本文着重于设计矿井提升机的运行速度曲线与各安全保护环节的功能，通过ＰＬＣ控制变频器可以很好的设定速度曲线，达到人们理想的要求。 关键词：ＰＬＣ、变频器、调速、矿井提升机
目录 第1章绪论 1.1国内外矿井提升机发展现状 (5) 1.2课题研究的目的和意义 (5) 第2章矿井提升机调速控制系统分析 2.1提升机工作原理及机械结构 (7) 2.2提升机电控系统总体结构 (7) 第3章提升机调速控制系统硬件实现 3.1提升机电控系统变频器选择 (11) 3.2变频外部电路设计 (12) 3.3 PLC控制部分设计 (14) 3.4硬件调速控制系统保护措施 (17) 第4章提升机调速控制系统软件实现 4.1矿井提升机中速度曲线建模及实现 (18) 4.2调速控制系统软件流程 (19) 第5章总结与心得 (22) 参考文献 (23)
编号：AQ-JS-01063 ( 安全技术) 单位：_____________________ 审批：_____________________ 日期：_____________________ WORD文档/ A4打印/ 可编辑 矿井提升机盘式制动器工作可 靠性分析 Working reliability analysis of disc brake of mine hoist
矿井提升机盘式制动器工作可靠性 分析 使用备注：技术安全主要是通过对技术和安全本质性的再认识以提高对技术和安全的理解，进而形成更加科 学的技术安全观，并在新技术安全观指引下改进安全技术和安全措施，最终达到提高安全性的目的。 1前言 矿井提升设备的主要任务是沿井筒提升煤炭、矸石，下放材料，升降人员和设备，所以矿井提升设备是联系井下与地面的重要设备，是联系井上下的咽喉。保证矿井提升设备安全可靠的工作关系到人员安全和设备的安全，故我们有必要对矿井提升设备进行安全性分析。 为了保证提升系统安全可靠工作，按照《煤矿安全规程》提升系统有防止过卷装置、防止过速装置、过负荷和欠压保护装置、限速装置、深度指示器失效保护装置、闸间隙保护装置、松绳保护装置、满仓保护装置、减速功能保护装置，这些保护发生作用最终得到安全停车的最后保障是制动闸安全可靠的安全制动工作。所以，
制动闸安全可靠是提升机安全可靠运行的最后保证，也是提升机安全可靠运行的基本保证。下面我们就主分析一下提升机制动闸。 现在我国提升机制动闸主要有两种类型，块闸制动系统和盘闸制动系统。块闸制动系统的不足之处在于产生的制动力较小，制动效果差，结构复杂，经过的环节多，经过现场考察闸瓦和制动轮同心度都不是太好，且有效接触面积一般较小，近几年因使用该类型制动系统，已发生过多次提升安全事故。部分单位已率先要求淘汰块闸制动系统，本人也建议淘汰块闸制动系统。下面主要分析一下盘形制动系统。 2盘形制动系统故障分析 2．1制动系统主要测试内容及要求 《煤矿机电设备完好标准》规定盘形闸制动系统瓦间隙一般为1~1.5mm，最大不得超过2mm；安全制动时空动时间不得0.3s；竖井提升时无论工作闸或保险闸工作时其制动力矩不得小于最大静负荷力矩的3倍；调绳时作用到单滚筒上的制动力矩不得小于该滚筒所悬吊负荷力矩的1.2倍；正在使用中的制动盘偏摆量≤1mm，