張彥博

（兗州煤業(yè)股份有限公司濟(jì)寧二號(hào)煤礦，山東 濟(jì)寧 272072）

礦井提升機(jī)在工作時(shí)，想要保證工作安全，首先要完善分析礦井提升機(jī)制動(dòng)閘的工作，而數(shù)字化控制技術(shù)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)礦井提升機(jī)的制動(dòng)閘力度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，并且還能通過(guò)這樣的技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)礦井提升機(jī)開(kāi)閘、閉閘等，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)制動(dòng)閘的保護(hù)。

1 礦井提升機(jī)制動(dòng)閘的數(shù)字控制研究現(xiàn)狀

當(dāng)前，我礦主要采用了TKD-A電控系統(tǒng)。這項(xiàng)系統(tǒng)在工作過(guò)程中主要是通過(guò)自整角機(jī)、磁放大器等組成的模擬量，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦井提升機(jī)制動(dòng)閘的閉合控制工作，而對(duì)于減速段工作而言，則是段速度給定由深指凸輪板帶動(dòng)自整角機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。但是在工作中，由于磁放大器的慣性大，而工作范圍相對(duì)有限，因此工作中的回路控制往往受到許多因素的影響，無(wú)法對(duì)其工作進(jìn)行有效調(diào)整，從而導(dǎo)致可調(diào)閘閉環(huán)不能正常運(yùn)作。對(duì)于濟(jì)寧2號(hào)煤礦所采用的TKD-A交流電控，主要是為了能夠以提升電控系統(tǒng)安全為中心，在通過(guò)編碼器等技術(shù)措施，對(duì)礦井提升機(jī)制動(dòng)閘進(jìn)行數(shù)字化控制，不僅提升了對(duì)制動(dòng)閘的控制效果，還能保證工作效率與工作人員的安全。以濟(jì)寧2號(hào)煤礦為例，該煤礦是國(guó)家“八五”重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，隸屬于兗州煤業(yè)股份有限公司，井田面積90km2，地質(zhì)儲(chǔ)量8.55億t，目前可采儲(chǔ)量3.47億t，為適應(yīng)高產(chǎn)高效礦井的需要，因此，礦井提升機(jī)制動(dòng)閘實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制，更能提升整體的工作效率，保證安全生產(chǎn)。

2 礦井提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)的工作原理

由于礦井提升機(jī)在工作過(guò)程中主要是以地面方式工作的機(jī)械系統(tǒng)，同時(shí)還是一種相對(duì)較大的絞車。工作中采用鋼絲繩帶動(dòng)的方式，從而實(shí)現(xiàn)所運(yùn)輸貨物在礦井中的升降，極大提升了我國(guó)礦物的開(kāi)采效率和工作質(zhì)量。

例如：該煤礦所采用制動(dòng)系統(tǒng)的硬件設(shè)施主要包括了手把、編碼器以及剎車板等設(shè)備進(jìn)行工作；而在整個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則中，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)外圍工作的控制，從而提升系統(tǒng)的可靠性。在工作時(shí)，則是由工作人員優(yōu)先啟動(dòng)礦井總控制臺(tái)的把手，然后帶動(dòng)制動(dòng)閘編碼器進(jìn)行信號(hào)接收，然后再將編碼器所接受的信號(hào)傳入接受器，而工作處于制動(dòng)器的控制下，對(duì)編碼器信號(hào)進(jìn)行解讀，最后才能通過(guò)信號(hào)傳輸口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)執(zhí)行，并且這項(xiàng)數(shù)據(jù)在通過(guò)制動(dòng)閘剎車設(shè)備時(shí)，還能對(duì)自身進(jìn)行放大，最終提升制動(dòng)閘的液壓控制，完成制動(dòng)。

對(duì)于提升機(jī)制動(dòng)而言，這種系統(tǒng)主要是采用了位置控制原則，然后再將礦井提升機(jī)的工作過(guò)程分成4個(gè)步驟進(jìn)行工作，分別是加速、減速、等速與爬行。而在當(dāng)前4項(xiàng)速度中，對(duì)整體工作安全影響主要出現(xiàn)在減速與爬行階段，只有控制好這2個(gè)階段的運(yùn)行速度，才能實(shí)現(xiàn)礦井提升機(jī)準(zhǔn)確停車；同時(shí)，想要實(shí)現(xiàn)對(duì)提升機(jī)減速階段的控制，提升機(jī)減速與爬行階段的閉閘工作顯得尤為重要。工作中對(duì)提升機(jī)進(jìn)行控制時(shí)，還能將編碼器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)其速度的控制，為了能夠方便對(duì)當(dāng)前速度的控制，還可以使提升機(jī)運(yùn)行至當(dāng)前最大速度，并將其速度測(cè)量值標(biāo)注為S，設(shè)置值為1000；即：提升機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，礦井提升機(jī)速度階段在當(dāng)前最大為8.07m/s時(shí)，S值為1000。見(jiàn)圖 1。

圖1 提升機(jī)運(yùn)行速度控制圖

3 提升機(jī)制動(dòng)閘控制開(kāi)關(guān)的工作原理

在工作前，首先要將總控制臺(tái)手把放在歸零位置，并且還要保證在歸零出處，閉合開(kāi)關(guān)，然后再將編碼器生成的數(shù)據(jù)信號(hào)傳入到PLC中，對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行處理后，輸出到終端設(shè)備；當(dāng)?shù)V井總控制室把手處在零位時(shí)，還要能夠保證油壓處于零壓狀態(tài)。這時(shí)，如果線路中出現(xiàn)的各項(xiàng)接點(diǎn)處于吸合狀態(tài)時(shí)，就要工作人員推動(dòng)總控制室的制動(dòng)把手，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)提升，再將所提升的數(shù)據(jù)乘以當(dāng)前轉(zhuǎn)換系數(shù)，從而控制制動(dòng)閘開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)對(duì)當(dāng)前提升機(jī)的速度控制。在保證提升機(jī)速度不超速時(shí)，制動(dòng)油壓將把手進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)制動(dòng)閘的整體約束，將其輸出方式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，同時(shí)再根據(jù)剎車板，將控制油壓進(jìn)行增強(qiáng)。

3.1 閉環(huán)條件

通過(guò)工作人員對(duì)PLC信號(hào)數(shù)據(jù)接收傳輸器進(jìn)行監(jiān)控可知，速度歸整值為D110，當(dāng)提升機(jī)在等速最大速度運(yùn)行時(shí)，其值為1000。通過(guò)給定速度曲線值送D570作為給定數(shù)據(jù)，那么說(shuō)明當(dāng)前的運(yùn)行速度要大于給定速度，這時(shí)礦井提升機(jī)才能夠有效滿足閉閘的條件，使制動(dòng)閉閘系統(tǒng)參與到控制提升機(jī)的速度中去。

3.2 PID控制系統(tǒng)

在提升機(jī)速度下降而不大于給定值時(shí)，制動(dòng)閘才能參與到提升機(jī)的速度控制工作中去，但是在對(duì)這項(xiàng)速度進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程中，由于編碼器的連接方法和提升機(jī)速度的起伏出現(xiàn)不同之處，但是在制動(dòng)中，如果制動(dòng)閘自身的油壓出現(xiàn)不適當(dāng)下降問(wèn)題，那么就會(huì)直接影響到提升機(jī)的正常穩(wěn)定工作，進(jìn)而出現(xiàn)機(jī)械振動(dòng)等不穩(wěn)定因素；同時(shí)，牽引提升機(jī)進(jìn)行工作的鋼絲繩，也會(huì)由于機(jī)械振幅過(guò)大等原因，加劇了當(dāng)前不穩(wěn)定因素的提升，并且也給提升機(jī)的工作帶來(lái)安全隱患。因此，提升機(jī)在工作過(guò)程中，可以根據(jù)當(dāng)前提升機(jī)運(yùn)作的整體情況，采用PID技術(shù)來(lái)穩(wěn)定提升機(jī)的整體工作，從而保證提升機(jī)安全運(yùn)行。

4 制動(dòng)閘斜坡與減速貼閘

4.1 斜坡控制

如果提升機(jī)在運(yùn)行時(shí)，到達(dá)了終端，并且安裝在礦井內(nèi)部的接近開(kāi)關(guān)和數(shù)據(jù)都已完善到位，這時(shí)就需要制動(dòng)系統(tǒng)能夠做到自動(dòng)切除電源進(jìn)行安全制動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)提升機(jī)的自動(dòng)停車。在提升機(jī)的工作過(guò)程中，當(dāng)工作人員發(fā)出了停車命令信號(hào)后，PLC就能根據(jù)自身對(duì)停車信號(hào)的接受，從而直接切斷電源，使提升機(jī)停車。但是在當(dāng)前環(huán)境下，如果出現(xiàn)了制動(dòng)油壓從最大值降到為零的現(xiàn)象時(shí)，還會(huì)出現(xiàn)相當(dāng)大的機(jī)械沖擊，尤其是油壓突然降低，電機(jī)側(cè)軸編碼器經(jīng)過(guò)了多次轉(zhuǎn)動(dòng)后，才能實(shí)現(xiàn)完全停止，這時(shí)還會(huì)出現(xiàn)為運(yùn)行制動(dòng)的故障警示。此外，還需要考慮到提前發(fā)出制動(dòng)命令。例如：當(dāng)提升機(jī)在工作過(guò)程中，當(dāng)距離停車終端還有1m最終距離的時(shí)候，就需要工作人員能夠通過(guò)總控制臺(tái)發(fā)出命令，并且還要對(duì)制動(dòng)油壓進(jìn)行斜坡控制、逐步下降，從而確保實(shí)現(xiàn)提升機(jī)停車平穩(wěn)。

4.2 預(yù)貼閘控制

對(duì)于交流電控制而言，當(dāng)該系統(tǒng)提升自身容量到一定減速點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)中高壓轉(zhuǎn)向接觸器出現(xiàn)釋放，從而停止提升機(jī)的電機(jī)電源，同時(shí)也是為了防止出現(xiàn)高壓電氣故障，對(duì)工作人員安全構(gòu)成的威脅。此外，如果高壓電流進(jìn)入了低頻率后，還會(huì)直接對(duì)器件造成嚴(yán)重?fù)p壞，還需要工作人員對(duì)其進(jìn)行熄弧工作進(jìn)行延時(shí)，才能采用吸合低頻換向傳感器進(jìn)行工作，并進(jìn)入低頻系統(tǒng)后，實(shí)施低頻制動(dòng)工作，這時(shí)提升機(jī)的速度就會(huì)下降0.5m/s，實(shí)現(xiàn)低頻拖動(dòng)。

相對(duì)直流電路而言，提升機(jī)在當(dāng)前工作中的交流變電系統(tǒng)存在著時(shí)間失控等問(wèn)題，而失控時(shí)間在提升機(jī)工作的過(guò)程中，出現(xiàn)的時(shí)間越久，那么對(duì)提升機(jī)自身構(gòu)成的安全隱患也就越大。尤其是在系統(tǒng)中出現(xiàn)負(fù)力提升時(shí)，可以在過(guò)了當(dāng)前減速點(diǎn)之后，高壓切除提升機(jī)還會(huì)出現(xiàn)失控運(yùn)行等故障，這時(shí)提升機(jī)在工作時(shí)，不僅不會(huì)出現(xiàn)減速運(yùn)行，還會(huì)在提升物品的重力作用下，提高了不穩(wěn)定因素的發(fā)生概率和可能性。因此，提升機(jī)在制動(dòng)時(shí)，要進(jìn)行提前減速，降低油壓并采取預(yù)貼閘的方式，判斷出現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)狀與調(diào)試修正。

5 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于礦井提升機(jī)制動(dòng)閘的工作，可以采用數(shù)字化方式進(jìn)行完善，并保證制動(dòng)油壓能夠維持在穩(wěn)定輸出范圍內(nèi)；再由控制器的方式，制作出給定曲線或者采用PID進(jìn)行計(jì)算，以此保證當(dāng)前負(fù)力安全性得到有效提升。

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