矿井提升机范文

导语：如何才能写好一篇矿井提升机，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：提升机多绳摩擦式 发展方向

中图分类号：O741+.2 文献标识码：A 文章编号：

一 概述

矿井提升系统是矿井运输设备的重要组成部分，是矿山运输的咽喉。提升机是矿山的大型固定设备之一，是联系井下与地面的主要运输工具。矿井提升工作是整个采矿过程中的重要环节。矿井提升机是沿井筒提运矿石和废石，升降人员，下放材料，工具和设备。提升容器有罐笼和箕斗。罐笼可用来提升矿石、人员、材料与设备等，但是箕斗不能用来提升人员。矿井提升设备就是完成上述工作的多种机电设备组成的大型成套装备。

二 矿井提升机

矿井提升机是提升系统中最主要的组成部分。矿井提升机有多种结构形式，大致可按下列方式对其进行分类：

目前我国生产的主要结构形式有：单绳缠绕式的有单筒和双筒矿井提升机；摩擦式的有多绳落地式和塔式多绳摩擦式提升机。拖动方式则按需要设计，另外用于井下的有液压传动矿井提升机等。

下面我就以铁煤集团长城窝棚煤矿副井TKM-4.8*4（Ⅲ）E型多绳摩擦式提升机（提升高度为998.5米）钢丝绳首绳采用，4根50NAT6×36WS+FC1770型圆股钢丝绳,尾绳采用2根P8×4×19-196×31-1370型扁尾绳,为例介绍一下提升机的安装。

TKM-4.8*4（Ⅲ）E型多绳摩擦式提升机采用一台哈尔滨电机厂交直流电机有限公司ZJK3100/650型底速直流电动机为动力源，4-72-11NO/6B型离心通风机，右90°出口，配套电动机30kw，380kw，980r/min，电动机转子直接安装在主轴装置的主轴轴端上，不采用减速机，主轴与电机转子采用过盈连接，电动机直接带动提升机工作，利用上述摩擦力Fm，实现提升机容器在井筒中升降，用制动器、深度指示、操纵和保护等一系列电气、机械、液压的控制、保护系统来保证机器安全运行。

三、JKM-4.8*4Ⅲ/E型多绳摩擦式提升机机械部分安装

1.主轴装置的安装

提升机安装在长城窝棚煤矿副井井塔+49m平面上，在安装前，需利用井塔顶端75T电动超卷扬起重机（一下简称“天车”）将设备运至+49m平面，再进行安装。设备安装前需对提升机基础及提升中心线进行复测。测量人员根据矿方提供的井筒中心线，按照施工图纸对提升机的提升中心进行复测。确定设备基础中心线与井筒中心线的偏差，复测工作非常重要，必须认真准确测量。

根据定位复测的结果，给出提升机的提升中心线，对照设备的基础图，测检设备的基础，是否符合设计要求，并认真做好各项记录（如下图）。

垫铁的布置：

设备的负荷由垫铁组承受，每个地脚螺栓孔旁至少有一组垫铁，相邻两垫铁组间的距离应在500mm—1000mm之间。安装垫铁前必须铲好垫铁窝，每组垫铁必须进行操平。每组垫铁应尽量减少层数，最多不超过3层。放置垫铁时应将最厚的放在下面，最上一层为一组斜垫铁。垫铁组的高度应为 60~100mm，宽度为 60~120mm。斜垫铁应成对使用，其斜度不得大于 1/25，粗糙度不得大于 Ra25，薄端厚度不得大于 5mm。平垫铁工作面的粗糙度不得大于 Ra25。设备操平找正完毕后，垫铁必须点焊牢固。

由于主轴与滚筒（摩擦轮）是由两组件组成，主轴就位之前，必须先组装主轴与滚筒。安装前，仔细清洗左右夹板，主轴法兰盘，摩擦轮与夹板的接触面。将摩擦轮中心线按水平位置放置，注意起吊摩擦轮时不允许钢丝绳穿过与主轴配合的孔，并且要防止钢丝绳挤碰摩擦轮与制动盘连接处的端面，以防变形。之后利用天车将电机侧主轴引入滚筒，将主轴装入滚筒并找正。安装主轴装置以提升中心为基准。主轴装置就位后，在轴承盖上和对轮上划出中心点，以钢线上垂下的线坠为基准，找正主轴装置，并用水平仪对两轴承座进行操平。同时检查轴承装置，把轴承盖打开，测量轴头与座的间隙是否符合要求，并检查轴承的注油情况。

主轴装置安装到位时，对安装基准线的位置偏差应符合下列要求：

A、主轴轴心线在水平面内位置的允许偏差10/2000L。

B、主轴轴心标高的允许偏差为±50mm。

C、提升中心线位置的允许偏差为5mm。

D、主轴轴心线与提升中心线的垂直度的允许偏差为0.15/1000。

E、轴承座沿主轴方向的水平度的允许偏差为0.1/1000。

F、轴承座垂直于主轴方向的水平度的允许偏差为0.15/1000。

2．车槽装置安装

车槽装置由车刀装置和车槽架组成（见下图）。

提升机车槽装置安放在摩擦轮的下方的车槽架上，每一根钢丝绳对应安装一套车槽装置。车刀装置的安装应于车槽架的安装同时交互进行。首先将车槽架放在安装基础上并找平。然后将车刀装置固定在车槽架上，微调车槽架，使每个车刀的刀尖都刚好在卷筒垂直中心线上。当刀杆退到最后位置时，刀尖距绳板外圆的径向距离为20mm左右，并且将其中的一把车刀对准在摩擦轮上他所要车的绳槽位置。将车槽架地脚螺栓紧固，将车刀体用螺栓固定在车槽架上。

3.电动机的安装

主轴操平找正结束后，以主轴中心标高为基准安装电动机，电动机安装就位也是利用提升机房顶的天车进行，主电机重71.6吨，吊装满足要求。提升机电机转子直接安装在电机主轴上，采用锥面过盈摩擦连接，组装时用油压装配法，方法如下：

必须将电机转子的锥孔和主轴的圆锥面部分清洗得非常干净，不得有油污和任何其他杂质微粒及金属毛刺。

用天车将电机转子吊起，放到主轴轴端上就位。

在液压盖上放上密封圈，利用安装杆将液压盖装到轴端。

连接油泵如下图所示。用随机的专用工具，三通接管使轴头上面的两个孔与油泵A相连接（通过这两个孔可使压力油沿轴向油路，再经径向油路到达锥孔与锥轴的配合面）。用专用工具，二通接管使液压盖上的孔与另一台油泵B连接，压力油可以到达电机转子和液压盖在轴上形成的空腔，拧入接管时一定要加紧铜垫。

向两台油泵充油。油泵B给转子轴向推力，油泵A给转子径向胀力并在转子与主轴的接触面间形成油膜。

使吊装转子的吊装绳受力，水平力使转子尽可能靠紧主轴，然后用油泵B向电机转子和液压盖在主轴上形成的空腔内充油。用油泵B稍给油压，使转子轮毂确实与主轴紧密接触，然后做出转子在轴向的初始位置标记，按设备厂家给定的推进距离（本设备主轴锥度为1:30，过盈量为0.83mm，故给尽量为24.9mm），作出推进终点的位置标记，同时用百分表或深度尺测量转子的轴向推进量。

先用油泵B将油压增至10MP左右（给轴向推力），同时用油泵A向轴端两个孔内充油。两台油泵必须同时工作，慢慢增大油压，油泵B的最大设计油压（推力油压）为50MP，油泵A的最大设计油压（扩胀油压）为60MP。当电机转子向轴的端面大端推进时，转子有时会跳跃式推进并有时伴随着响声。必须随时注意转子推进的距离，直到转子推进到达终点位置时，并且百分表测量推进距离达到要求为止。

电机转子推进到轴向所需位置后，首先将油泵A释放油压并拆下，油泵B保持压力10分钟后拆下。

4．制动系统安装

在安装前，首先要注意制动系统各件，检查密封件是否有损坏现象，用垫铁将盘形闸框架精确地操平找正，螺丝固定，然后把盘形闸吊到操平的框架上，最后用水准仪测量二次操平找正，以保证闸轮和闸瓦的间隙。

质量标准：A、同一制动轮两闸瓦中心平面的重合度严禁超过2mm；各闸瓦中心平面于制动轮工作面宽度中心平面的重合度严禁超过2mm。

B、闸座各销轴轴心线与主轴轴心线铅垂面的水平距离的偏差不应超过±1mm。

C、闸座各销轴轴心线与主轴轴心线水平面的垂直距离的偏差不应超过±1mm。

提升机主轴装置、制动系统及电机部分安装完毕后，应大强煤矿要求，对提升机安装相关数据进行记录，见下图。

5. 操纵系统安装

A、清扫、检查各仪表、开关等。

B、将整个操纵台吊放在基础垫铁平台上。

C、按提升机房平面布置图，认真测量司机台纵横中心线，用方水平进行操平找正后方进行管路连接。

6.液压站、深度指示器安装

安装液压站、深度指示器时，必须保证设备的水平度和标高，地脚螺栓要紧固，转动部位要灵活无刮碰，试运前各部位必须注油。

质量标准：A、液压站、深度指示器的安装标高必须符合设备出厂技术文件的要求。

B、液压站的油泵、阀、内部油管等必须清洗干净，干燥后涂上机油再进行装配，管道接头处在0.7Mpa油压下，严禁漏油。

C、液压站用油必须符合出厂技术文件的规定。

D、液压站的制动手把在全动位置时，直流毫安表必须接近于零；制动油缸的残压必须低于0.5Mpa。

E、深度指示器的油泵、阀、油管路和油箱应不漏油，运转正常。

7. 液压管路敷设

管路主要为液压站管路，管路施工前必须进行酸洗。管路为φ18mm的无缝钢管。钢管敷设前必须用10％-20％的稀盐酸清洗30-40分钟后，再用10％的苏打水浸泡，然后用水清洗、干燥、涂油。安装时管内不得有氧化皮和杂物等。现场焊接时焊缝均为连续焊接，无漏焊、焊瘤、夹渣等缺陷。钢管安装后必须排列整齐，在支架上固定必须牢固可靠，并无渗油现象。管接头及阀门无泄漏。

质量标准：液压站外部油管的安装应排列整齐、不漏油。

8．导向轮及离心通风机的安装

导向轮和离心通风机安装在+36.000m平面上，用天车从提升口进行吊装。滚筒安装找正后进行导向轮的安装，逐一用线坠检查滚筒与导向轮绳槽中心线，中心线对证后进行安装。离心通风机对基础进行校正后方可安装。

9．设备基础的二次灌浆

灌浆前基础孔内及基础表面清扫干净，必须无杂物，灌浆选用膨胀水泥，每个基础孔必须进行捣固。最后进行设备底座和基础面的灌浆。

质量标准：A、设备安装前、混凝土基础二次灌浆处应剁成麻面，放置垫铁部位，垫铁与基础面应接触良好，并在灌浆前冲洗干净。

B、灌浆时，必须捣固密实，基础螺栓严禁产生歪斜。

C、二次灌浆所用砂浆或混凝土强度等级应比基础的混凝土强度等级高一级。

10．试运转及安全性能检测

提升机安装完毕后，经过进行调试和试运行（包括无负荷运转和负荷运转），符合设备出厂技术文件和《机械设备安装工程施工及验收规范》及煤矿安全规程的规定，并经过有资质检测机构检测符合相关规定。

四、矿井提升机的发展现状及未来

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关键词：提升系统 调速 精确性 可靠性

1、 提升机现状分析

矿井提升机按工作方式分类如下：

（1）缠绕式提升机：

单卷筒提升机，一般作单钩提升。钢丝绳的一端固定在卷筒上，另一端绕过天轮与提升容器相连；卷筒转动时，钢丝绳向卷筒上缠绕或放出，带动提升容器升降。

双卷筒提升机，作双钩提升。两根钢丝绳各固定在一个卷筒上,分别从卷筒上、下方引出,卷筒转动时，一个提升容器上升，另一个容器下降。

（2）多绳摩擦式提升机：

多绳摩擦式提升机具有安全性高、钢丝绳直径细、主导轮直径小、设备重量轻、耗电少、价格便宜等优点，发展很快。

以上提升机不论哪种都需要调速平稳运转可靠，停车定位精确，这些需要有一套供电系统来完成，这也就是本文介绍的提升机调速的问题，下面就这方面问题做一下探讨。

提升机从供电方式上可分为交流供电和直流供电两种：

一是交流供电系统 ，矿用提升机普遍使用交流绕线式电动机转子串电阻调速控制系统，是有级调速，调速性能差，效率低，大量的电能消耗在电动机转子电阻上，而且可靠性也很差。

二是直流传动系统，采用直流电动机拖动系统，最初采用发电机系统、大功率晶闸管整流器系统，这几种系统都存在着直流电动机固有的缺点，如效率不高，前两种占地面积大，维修工作量也大等。

2 电控系统改造分析

变频器是利用交流异步电动机同步转速n。随电源频率变化而变化的特性，实现电动机调速运行的装置。变频器产生于20世纪60年代20世纪70年代随着大功率晶体管（CTR）的问世, 即场效应管的出现和性能的不断提高，使得变频器的性能有了极大的完善和发展。

变频器调速控制可以实现提升机的无级调速，可方便地进行恒转矩调速和恒功率调速的控制，能很好地防止提升机过卷和过放事故发生。变频器的调速还可以实现电动机的软起动，调速范围广平滑性能好，节省了转子串电阻造成的能耗，具有明显的节能效果。

提升机所用的变频器主电路大都采用交―直―交电路。是利用电力半导体器件的通断作用通过控制电路控制其导通和关断将工频电源变换为另一频率并可调节频率和电压的电能控制装置。主电路是为电动机提供调频调压电源的电力变换部分，整流器的作用是将工频交流电源转换成直流电源，滤波器是抑制电压波动缓冲和平滑直流电压；逆变器是将直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。

我们知道，电机的转速n与f供电频率s 磁极数p有以下关系：

n=（1-s）60f/p

其中： p ― 电机极数 s ― 转差率 f ―频率

由式可知，转速n与f频率成正比，与电机磁极对数成反比，由此可见有三种调速方法，一是改变电机磁极数p，二是改变转差率s，三是改变频率f。 如果不改变电动机的极数，只要改变频率f即可改变电动机的转速，当频率f在0～50Hz的范围内变化时，电动机转速也就随之变化。

3 采用变频调速后可提高提升机运行成本

3.1 高效节能 采用变频调速后，启动为软启动，负荷控制器根据负荷大小的变化，自动调整提升机的转速，可节省大量的电能。

3.2 变频器可延长设备使用寿命 采用变频调速后，变频器内置起停软启动，可以从低频时开始缓慢地加速、减少了冲击，调速范围宽。同时，避免了启动时对电机的冲击，可延长电机、设备的使用寿命。

3.3 可实现远距离控制 变频调速系统可以在1：10甚或1：20的广泛范围内进行调速并且可以方便的进行远距离控制，容易得到符合工程要求的最佳速度。如使用矢量法控制方式，调速比可达1：100（有速度反馈时达1：1000）。此外，和同步控制器等附件配合，可实现比例控制和同步控制等，使设备具有自动化、省力化等高档次功能。

3.4 提速简单易行，只要增加变频器输出的电压和频率，就可以实现电动机加速使提升机加速。转

3.5 保护齐全、通过系统的保护电路对主电路和控制电路提供可靠的保护，实现自动保护功能，操作简单 变频器功能参数设置方便快捷，不易出错，并可保存多套参数设置，根据不同的工况进行设置；能记录变频器每一次的操作及故障；定时记录运行参数，并可查阅打印记录报表，实时查看变频器的输入输出波形。

3.6体积小，现代变频器多采用智能化功率模块（IPM）,占地面积小 维护方便 。为了改善变频器的性能目前广泛采用了32位数字信号处理器（DSP）集成芯片缩短了变频器的采样时间、提高了控制性能。

4、选择变频器注意的事项

变频器，特别是高压变频器价格昂贵，如选择不当，达不到节电和提高生产效率的目的，以致造成浪费和不必要的麻烦。

通常最低转速不少于额定转速的50%，一般调速范围在100%~70%之间为宜，因为当转速低于额定转速的40%~50%时，电机本身的效率明显下降，是不经济的;调速范围确定时，应注意避开机组的机械临界共振转速，否则调速至该谐振频率时，将可能损坏机组。

可行性分析：在选择要进行的变频调速的设备对象以后，应从提高效率或提高产品质量的需要及节约电能的情况进行分析、计算，并与变频器的投资进行比较，计算出变频器的投资回收期。

可靠性分析：变频器的可靠性如何，直接决定了变频器能否成功地应用于生产，这是选择哪种变频器的首要条件。有的矿所购买的变频器可靠性不高，加之自身的维修技术力量不强，变频器出了故障，只好停用，甚至弃用，造成损失，同时也为变频器的继续推广应用带来负面影响。

5、 结束语

我国是世界上的产煤大国，又是能源贫乏的国家之一，而且也是吨煤电耗比较高的国家。我们要创造出一条以低能耗实现现代化的新路,节能降耗是明智之举。变频调速是近年来发展起来的一门新兴的自动控制技术，它利用改变被控对象的电源频率，成功实现了交流电动机大范围的无级平滑调速。在运行过程中能随时根据电动机的负载情况，使电机始终处于最佳运行状态，在整个调速范围内均有很高的效率，节能效果明显，经测算节能30%以上、取得了很好的经济效益。采用变频器调速控制便于实现提升机的平稳的速度控制，系统运行的稳定性和安全性得到大大的提高，减少了运行故障和停工工时，节省了人力和物力，提高了运煤能力，间接的经济效益也很可观。因此，变频器在提升机调速系统中的应用有十分广阔的前景．

参考文献：

[1]李虹.《变频调速在矿山节能中的应用》变频器世界.2003.

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（淮南矿业集团顾桥煤矿，安徽 凤台232100）

【摘　要】虽然现阶段我国大力提倡节能减排，但随着城市化进程的加快，能源需求量仍然巨大，煤炭、石油等作为主要的能源种类，勘探开采难度越来越大，将针对煤炭开采中的重要工具矿井提升机进行深入探讨，通过对其现阶段的使用状况及应用技术进行分析，找到基于模糊理论的矿井提升机故障诊断办法。

关键词 矿井提升机；故障诊断；技术现状

0　前言

由于矿山生产环境复杂，施工人员需要深入到不稳定的区域内进行作业，所以需要专项的设备保证人员、物资顺利的往返于地面与矿井之中，矿井提升机正是实现运输的主要工具，由此可见其可靠性与稳定性直接关系到参与矿井生产所有人员的生命财产安全，必须受到足够的重视。

1　矿井提升机使用现状

矿井提升机是在应对复杂的生产环境的前提下产生，所以可以借鉴的设备生产经验相对较少，初期面临了大量的设计问题，随着科技水平的逐步提升，矿井提升机的设计与使用都取得了一定的突破，通过故障树的形式组建专家系统，对长期困扰产业发展的知识获取问题也提出了一系列的解决措施。在传统的对矿井提升机的故障诊断技术中，完全凭借操作人员的语言描述作为信息来源对问题进行分析，对故障的预知能力比较弱，而且由于语言描述存在一定的误差性，导致对问题的严重程度难以划分，但现阶段通过故障树分析法、神经网络、信息融合、专家系统等机械自动化与人为主观因素的有机结合，使故障分析更加具有客观性，而且参考的依据更加全面，结论更加的科学，可以对有可能发生和已经发生的故障做出及时准确的反应，使作为“矿井咽喉”的矿井提升机更好的为矿井生产工作服务。

现阶段我国的矿井提升机技术与西方工业大国相比仍存在较大的差距，在德法等国家已经尝试通过PLC对其电控系统进行重新设计，使其实现双通道安全监控与回路，并积极结合多种可行性的监控手段，将其安全性能大幅度的提升，但我国仍延续使用继电器和由电子元件组成的控制单元，虽有安全电路作为保障，但是由于构成复杂、生产环境恶劣等原因，故障的发生和监测仍存在一定的困难，需要积极的向发达国家寻求技术支持[1]。

2　矿井提升机故障的诊断技术

现阶段我国的矿井提升系统基本由机械、电气和液压三部分组成，通过对大量故障案例分析，发现最常出现故障的是机械和电气两个方面，例如断绳事故、过卷事故、控制电源失压等，如果故障问题没有得到及时有效的解决，将严重威胁矿井人员的生命财产安全。对矿井提升机进行故障诊断就是将与系统运行相违背的事件进行及时分析与防范，对相关的影响因素进行逐层的排查，将故障出现的原因落实到设备元件受损、环境影响因素、人为操作失误、自动化程序干扰等具体的事宜上，判定其与顶事件之间的逻辑关系及关系程度，通过对路径进行分析，得出顶事件的失效概率，以此判定故障风险[2]。电气故障发生后，需要及时的对提升机的事实工况参数与数据信息进行检测，并进行综合的分析和评定，才有可能准确的确定发生故障的具置，并判定其发生的原因进行及时的修复，如果电气故障不能够及时的解决，就会造成设备的某些参数与正常设定参数之间存在偏差，甚至超乎设定的最大界限，引起相应的机械故障，由此可见矿井提升机的故障并不是独立的个体而是紧密相连的，所以面对发生的故障必须及时准确的处理，不然将会使其危害性扩大。

3　基于模糊理论的矿井提升机故障诊断办法

现阶段针对矿井提升机的研究越来越多，基于人工智能的研究、基于小波变换的研究、基于RBF神经网络的研究等相继出现，并在各自领域上取得了一定的成果，为矿井提升机故障诊断提供了可行性的办法。

基于人工智能的研究是将一种高数的计算方法引入到检测检验的过程中，通过对人工免疫模型与离散粒子群进化的固定算法之间进行整合，以此找到故障发生的具置，由于此方法是以数学计算为操作的工具，所以对周围环境的变化影响相对较少，所以对不同种类的矿井提升机都可以使用。

基于小波变换的研究采用的是将整体的问题进行分解的方法，通过对时间频率的局部化分析，将信号的表现特征进行细分，从而发现信号在变化过程中的不同反应，确定故障的原因及发生的位置，平移伸缩运算将信号的频率进行了更大程度的细分，所以使信号细微的变化都可以及时的监测，并准确的分析出存在的干扰信号成分，由此快速的判定故障的位置，将风险及时的有效控制，由于其准确性相对于人工智能的研究方法更强，所以现阶段也得到了广泛的认可，在矿井提升机的故障检测过程中得到了广泛的应用[3]。

基于RBF神经网络的研究是将人工神经网络的自身特点充分应用到监测故障工作中的一种体现，由于人工神经网络自身具有学习、适应变化、处理信息、容错的能力，所以利用人工智能网络能够直接将特征输入，短时间内得到处理结果，将故障分析的时间大幅度的缩短，为降低风险提供了时间支持，所以同样适用于故障监测工作。

由于矿井提升机的结构复杂，工作环境极其恶劣，所以短时间内很难确定其故障的模糊关系，其准确性现阶段仍无法得到保障，将以上方法引入到专家系统，通过对故障树的综合分析，可以使故障判定的相关信息更加完整，在一定程度上提升了确定模糊关系的可能性，但是由于故障树建立时间比较短，对故障事件的分析录入信息不全面，所以要充分利用专家系统仍需要长时间的不断完善。

4　结论

矿井提升机的重要作用决定对其进行的研究将持续进行，随着科学技术的逐步发展，检测检验技术也将会有新的突破，故障检测与分析更加的准确及时，使矿井环境下的作业更加具有安全性。

参考文献

［1］乔良．浅析故障诊断技术在矿山机电设备的应用[J]．中小企业管理与科技,2010,06(36):96-99．

［2］张萍语．矿山机电设备故障诊断与检修技术分析[J]．科技创新与应用,2014,02(06):32-38．

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关键词：提升机；缠绕式；控制系统；直流调速

概述

提升机是矿山的大型固定设备之一，是联系井下与地面的主要运输工具。矿井提升工作是整个采矿过程中的重要环节。矿井提升机是沿井筒提运矿石和废石，升降人员，下放材料，工具和设备。提升容器有罐笼和箕斗。罐笼可用来提升矿石、人员、材料与设备等，但是箕斗不能用来提升人员。矿井提升设备就是完成上述工作的多种机电设备组成的大型成套装备。

矿井提升设备在工作中一旦发生机械或电气事故，就会造成停产，甚至造成人身伤亡。安装提升机时，安装的质量会关系到产品使用中故障的发生，反映最为明显的与安装有关的故障是：单绳缠绕式提升机钢丝绳在卷筒上缠绕时，由于提升机安装质量问题，使缠绕到卷筒上的钢丝绳相互咬绳，由于咬绳问题存在，使得价值上万元的钢丝绳，本应该是2～3年换一次绳，却几个月就要换，不仅在经济上有较大损失，并且存在很大的安全隐患。

1.矿井提升机

矿井提升机是提升系统中最主要的组成部分。矿井提升机有多种结构形式，大致可按下列方式对其进行分类：

按钢丝绳在卷筒上连接形式分：缠绕式和摩擦式；

按提升的绳数多少分：单绳和多绳；

按传动方式分：电传动和液压传动；

按卷筒的结构形式分：圆柱型、圆锥型、圆柱圆锥型和绞轮；

按电气的拖动形式分：交流和直流；

按卷筒数分：单筒和多筒；

按井上或井下使用分：地面式和井下式。

目前我国生产的主要结构形式有：单绳缠绕式的有单筒和双筒矿井提升机；摩擦式的有多绳落地式和塔式多绳摩擦式提升机。拖动方式则按需要设计，另外用于井下的有液压传动矿井提升机等。 下面我就以JK-2/20E型单绳缠绕式矿井提升机为例为大家介绍一下提升机的安装。

JK型矿井提升机的结构在XKT-B型的基础上有了下列几处完善：

1.1把有些减速器的尺寸规格作了适当的放大，尤其是一些使用应力过高的减速器，速比的档次上也有所增多；

1.2盘形制动器不仅由单面改为双面，而且把选用过高的设计摩擦系数减小，有些规格的提升机的制动盘由一个改为两个，还从卷筒结构和制动器的结构上改善了制动器更换和装拆的方便性；

1.3制动系统的液压站不仅由单路改为双路，而且加强了油的过滤，尤其是电液调压部分的过滤，提高了液压系统的稳定性；

1.4恢复一些重要部件的双套配置（如液压站的双套液压泵装置等），其中一套备用，以方便维护及应付紧急情况，安全防护装置等配套供应；

2.JK型矿井提升机机械部分的安装

2.1主轴装置的安装

在安装主轴前需要对基建工程进行检查，对基础施工的检查也是很重要的，基础检查过程中主要检查中心线、孔位、标高、水平度等几个重要尺寸，必须符合安装要求。

JK型矿井提升机主轴装置主要包括轴承梁、锚板、螺栓、轴座、卷筒、卷筒衬块、钢绳过渡块等。对主轴安装首先要确定提升中心线，轴中心高。当然，在确定这些尺寸时得有一个参照物，我们以腰线作为它的参照物，由此确定零平面，然后测量出提升中心高，需要进行多次测量。接下来还要对卷筒中心线和主轴的水平度进行测量调整，利用垫铁进行水平度的调整。

2.2垫铁安装时应符合下列要求

（1）沿轴承梁周围应均匀安放垫铁，其间距不得大于600mm。在地脚螺栓两侧和轴承中心下面必须安设垫铁；

（2）斜垫铁应成对使用，其斜度不得大于1/25，粗糙度不得大于Ra25，薄端厚度不得大于5mm。平垫铁工作面的粗糙度不得大于Ra25。轴承梁找正后，在二次灌浆前，应将两斜垫铁断续焊牢。

（3）垫铁组的高度应为60～100mm，宽度为60～120mm。

2.3减速器的安装

减速器的安装主要是利用百分表进行测量，利用百分表对减速器与主轴的同心度的调整。对其端面和径向进行调整。（如图2-1所示）

径向 3.55 端面 0.91

3.58 3.61 0.97 0.93

3.54 1.00

图3-1 减速器径向、端面示意图

2.4电机的安装

电机的安装和减速器的安装方法一样；在较正同心度之前，需把地脚螺栓浇灌稳固，这样需采取两阶段安装步骤较正同心度。经过多次测量调整，最后调整的结果在允许误差（0.1mm）范围内。

半联轴器是热装到主电机轴上的，加热温度不得超过300度。加热前要先检查孔径公差，加热应均匀，一般烧到表面呈浅黄色为宜，并将事先做好的量棒量其孔径，在孔径全长上必须通过，然后擦净孔径表面赃物套在主电机轴上。

3.结束语

矿井提升机的安装工作是一个繁杂而又重要的工作，安装的质量直接影响到设备的使用寿命及日后的维护工作，对安装的方法和技术参数是我们必须学习和掌握的。

从矿井提升机的发展趋势看，各国为争夺用户市场，开发了各种形式、规格的提升机，以适应各国的矿井开采深度，达到高效、低能耗、低成本目的。矿井提升机发展总趋势可归结为：在总体上向大负载、高速、大型化方向发展。技术是在不断发展的，机器的结构的发展一般是从简单到复杂，但有时在突破某一关键后，机器结构又从复杂到简单。如近年发展的内嵌式电动机卷筒合一的交-交变频的矿井提升机，这种提升机的电气和电动机是复杂了，但机械的结构形式就很简单，机械的可靠性也大为提高，维护工作也将很少。

总之，低能耗、高效率、调速性能好、电气系统复杂将成为未来提升机的主要发展方向之一。

参考文献：

[1]《有色金属矿山生产技术规程》 中国有色金属工业总公司 1990，6

[2]唐国祥，武文辉，《矿井提升机故障处理和技术改造》机械工业出版社 2005，1

[3]6RA70 系列全数字直流调速装置使用说明书

篇5

本文简要介绍了矿井提升机变频技术的应用与发展，详细分析了整流＋制动单元＋逆变器结构型变频器，整流，回馈单元型变频器，AFE双PWM型变频器等三种变频的优优点缺点及运行的效果，是作者多年应用变频器经验的总结，以此对设计或使用部门对变频器的选用提供指导作用。

关键词：矿井提升机变频应用发展整流单元 制动单元逆变器 回馈单元 AFE

中图分类号：TD534文献标识码： A

矿井提升机是矿井运输的关键设备，是矿山生产的咽喉，它担负着井上，井下的运输任务，它广泛用于煤炭，冶金及其他矿山行业的矿井生产。矿井提升机电控设备的技术水平和可靠性不仅关系到矿井的生产能力和生产计划管理，而且直接关系到井下矿工的生命安全。因此，努力提高矿井提升机电控设备的安全性，可靠性和技术水平是每一个从事矿井提升机电控设备研发,设计，制造和使用及管理的人员共同关心的问题。

随着计算机技术，超大规模电路技术，电力电子技术的发展和应用为提升机电控技术水平的提高插上了腾飞的翅膀，特别是变频技术的发展，使提升机电控技术逐步摒弃了原TKD系统，以变频传动为基础的新型控制模式得以推广使用，使提升机的控制更安全，更可靠，性能更优越，更节能。

1.变频技术的应用

早在上世纪九十年代，提升机电控设备就已经应用了变频传动技术，但主要应用于大型矿井提升机，采用的是交―交变频控制方式。其中设备的制造和调试由于受当时国内技术水平开发能力和元器件的生产水平的限制而大量采用全套引进国外原装设备，调试和现场服务均由国外公司负责。从控制手段上分为模拟量式和全数字式，九十年代以前的设备大部分属于前者，1995年以后开始引进全数字交―交变频装置。主要代表机型有SIEMENS公司的SIMADYND系统和ABB公司的CYCLO系统，从技术上讲更先进，更安全，更可靠，控制精度更高，动态性能更好和调试维护更简单的优点，体现了技术的飞跃发展和进步。

交―交变频系统之所以能够在矿井提升机上推广使用除了它自身具有和直流调速系统相媲美的控制特性外，关键在于交流电机比直流电机从制造到维护都比较容易，特别是大容量设备更是如此。但就其交―交变频系统配置和结构而言是相当复杂，这也影响了它的整体稳定性且要求较高技术水平的人员去维护，在加上投资成本高，阻碍了它的推广应用。

随着电力电子器件的制造技术、基于电力电子电路的电力变频技术、交流电动机的矢量变换技术、直接转矩控制技术PWM或SPWM技术以及计算机控制技术和大规模集成电路技术为基础的全数字化控制技术的快速发展，使交流调速传动控制技术得到了飞跃的发展，在中小容量矿井提升机上交―直―交变频器基本上取代了交―交变频器。

在高压交流调速方面，随着电力电子元器件的耐压等级的提高，交―直―交变频器由原来的高―低―高变频逐步转换为直接高压变频，这样将极大地减少了设备占地面积，提高了设备的效率，降低了能耗，有较好的推广前景。但由于人们对高压交―直―交变频在可靠性方面存在疑虑且目前还没有完全解决提升机电气制动及能量回馈问题，若在提升机的高压变频方面推广交―直―交变频仍需待时日。

在中小功率矿井提升机电控方面，原来的转子串电阻调速方式向低压交―直―交变频方式的转变已十分明显，而且由于交―直―交变频调速的性能可以和直流调速的性能相媲美，在500kw以下的矿井提升机电控系统中，交―直―交变频也有取代直流调速系统的趋势。在低压变频调速系统中完全做到了“零速额定转矩”，实现了起车松闸无下坠现象，保证了提升机的安全，做到了“电气制动时额定力矩”，保证了提升机工艺所需要的 “四象限”运行。使原TKD系统在加速、减速、重物下放时电机的转差功率消耗到电阻上通过发热的方式浪费掉的能量通过“能量回馈”方式返回到电网，达到了节能的目的；做到了“双pwm变频”，不但实现了“能量回馈”而且做到了功率因数为1，使谐波分量降低了1~2个数量级，降低了谐波对电网的污染，净化了电网的质量。因此我们断定中小功率提升机交―直―交变频调速系统将很快会淘汰TKD转子串电阻调速方式和直流调速方式电控系统。

2.变频技术的发展

变频技术的应用经历了三个过程：从最初的整流制动单元型到整流回馈型进而发展到双PWM型，技术趋近完美，性能更优越，更安全，更可靠

2.1 整流+制动单元+逆变器结构（整流单元型变频器）

主回路结构图如图一示：

图一：整流单元型变频器系统结构图

其中：1整流器2 滤波回路3制动单元4逆变器

最初应用的变频器多为整流单元+滤波单元+制动单元+逆变器结构，即将工频电源变换为直流的整流器；吸收由整流器和逆变回路产生的电压脉动的滤波回路，也是储存回路和将直流功率变换为交流功率的逆变器；另外矿井提升机异步电动机需要制动，因此需要配置制动单元。

2.1.1整流器 整流器是二极管三相整流桥，它把工频电源变换为直流电源，电功率的传送是不可送的。

整流电压平均值Ud=1.35Uuv

2.1.2 滤波回路 在整流后的直流电压中，含有六倍于电源频率的脉动电压，此外，逆变器回路产生的脉动电流也使直流电压波动。为了抑制这些电压波动，采用直流电抗器和电容器吸收脉动的电压，对于交―直―交电压型变频器可以省去电抗器而采用简单的阻容滤波回路。

如果考虑到电网的波动率±15%，则电容器上的最大直流电压

Ucmax =1.414×1.15×Uuv。这样，对于～380V电网，则Ucmax可达620V。

2.1.3 逆变器同整流器相反，逆变器的作用是在所确定的时间里有规则的使六个功率开关器件导通、关断，从而将直流功率变换为电压和频率的交流输出功率。逆变器输出为三相交流电压，波形一般采用PWM调制的方式，各相电压互差120 0，三相对称，相电压为阶梯波，线电压为方波（矩形波），输出电流波形接近正弦波。输出电压的交变频率取决于逆变器开关元件的切换频率。

2.1.4制动单元异步电动机在再生制动区域运动时，再生能量首先储存于储能电力电容器中，使直流电压升高。一般来说由机械系统惯量所积蓄的能量比电容器能储存的能量大，中大功率系统需要快速制动时必须设置制动单元和制动电阻，把多余的再生功率消耗掉，以免直流回路电压上升超过极限值。

一般情况下，为了使变频器在电网波动条件下仍能正常工作，制动单元的动作阈值必须大于620 V。一般调整制动单元在≥680 V时动作，而在630 V时停止，这样，制动单元工作的回环宽度为8% 。

制动电阻的计算按下式计算：R=UDC2/0.1047(TB-0.2TM)n1

式中，R为制动电阻(Ω)；UDC为直流回路电压(V) ；TB为制动转矩（N・m）；

TM为电动机额定转矩（N・m）；n1为开始减速时的速度（r/min）。

2.1.5 控制回路 控制回路向变频器主回路提供各种控制信号。主要由以下几部分组成：决定V/F特性的频率电压运算回路，主回路的电压、电流检测回路，电动机的转速检测回路，根据运算回路的结果生成相应的PWM脉冲并进行隔离和放大的PWM生成及驱动回路及变频器和电动机的保护回路。

从逆变器控制性能出发，大体可分为四种模式：无PG速度传感器矢量控制，无PGV/F控制，有PG 矢量控制，有PGV/F控制。在矿井提升机上应用的变频器一般采用适量控制模式。由于这里汇集较多的自动控制理论的内容，故不 概赘述。

采用上述结构的变频器一般采用于早期的提升机控制，其优点是线路简单，价格便宜，曾在一段时间内得到了广泛的使用。但其缺点是：1）存在谐波，对于电网质量产生污染。2）由于采用了电阻制动单元，当电机工作在制动状态下，其能量无法反馈到电网而只能在制动电阻中消耗掉，产生热能白白浪费，不利于节能，因此又限制了它的使用范围。但我们也应该清楚的看到这种变频不论是控制性能还是节能方面仍比转子电阻方式电控系统优越得多，仍不失为转子串电阻方式电控系统的替代产品。

2.2相控整流+逆变器结构（整流、回馈单元型变频器）

主回路结构如图二示:

图二：整流、回馈单元型变频器系统结构图

其中：1整流桥 2 逆变桥 3 滤波回路4逆变器

这种结构的变频器与2.1所述变频器主回路仅在整流器上有差异，其余各环节类同，因此，这里仅介绍相控整流器（整流、回馈单元）。

整流、回馈单元由两组三相全控整流桥直接反并联组成，在整流状态下输出电压极性与直流母线电压极性相同的一组全控桥称之为整流桥，而极性相反的一组全控桥称之为逆变桥。当电动机工作在电动状态时，整流桥工作在整流状态，逆变桥工作在截止状态；能量的传递方式是：电网整流桥直流母线逆变器电机；当电动机工作在制动状态时，整流桥工作在截止状态，逆变桥工作在逆变状态；能量的传递方式是：电机逆变器直流母线逆变桥电网，实现了能量的回馈。

由于整流、回馈单元型变频器可以实现能量的双向流动，特别适合矿井提升机四象限运行方式且大大节能，因此受到人们的推崇。

由于整流、回馈单元型变频器采用三相全控整流桥，输出电压的高低可以通过相控角进行调节而不受电网电压波动的影响，因此整流、回馈单元采用电压―电流双闭环控制方式，以保证直流母线电压的恒定。

变频器采用的控制方式不同，得到的转矩特性也将不同：对于U/F方式，无论是电动状态还是制动运行，直流回路电压均设定在最大值的85%，这样在运行速度85%~100%范围内，制动力矩将损失15% 。而对于矢量控制的闭环控制方式，在电动时网侧正向桥是全控的，中间直流电压可以达到最大值；在制动时中间直流电压约15%，制动力矩也将损失15% 。因此，为了保证在制动状态下、在所有速度范围内均可以达到电机的最大转矩，需要在逆变桥的网侧增设一台自耦变压器，变压器变比为1.2。

整流、回馈单元型变频器的显著优点是节能且效果比较明显，在提升机负载，特别是副井运行时，节能效果可达30%左右，这是它对人们的最大吸引力。但其缺点是结构复杂，造价高，谐波较严重且功率因数低，因此需要进一步改进和发展。

2.3AFE双PWM型变频器

主回路结构如图三示：

图三：AFE双PWM型变频器系统结构图

其中：1AFE整流/回馈单元 2滤波回路3逆变器

这种结构的变频器与前述的两种变频器的差异主要是在前端整流环节，

采用PWM控制方式。其控制电路包括直流电压的电压调节器，以电压波形为基准，提供变频器输入电流瞬时值指令模式信号的功率因数调节器，以及对变流器交流输入电压进行斩波控制的PWM控制器。它既可以作为整流器工作也作为逆变器工作。由于采用了IGBT，通过恰当的PWM控制方式，可对交流电流的大小和相位进行控制，使交流输入电流接近正弦波，并使系统的功率因数总是接近于1。但电机减速制动从逆变器返回的再生功率是直流电压升高时，可以使交流输入电流的相位与电源电压相位相反，以实现再生制动，并将再生功率反馈到电网去。这种变频器概括起来有以下特点：

1）采用IGBT整流元件，采用PWM控制方式，无换向失败现象。

2）因为AFE系统使电网没有谐波，故网侧电流比较小，因而网侧元件的尺寸比通常系统的所用尺寸小，对网侧变压器、电源线及熔断器和开关也同样。

3）通过AFE系统的强大的控制能力获得最佳的系统利用。因为中间回路与电网电压无关而保持恒定，因而系统逆变器和电机电流额定值也比较小。

4）能够4象限运行，实现电动状态和制动状态之间的平滑和快速（数毫秒）过渡，且达到100%再生能量回馈到电网，设备效率高。

5）可以实现单位功率因数（COSφ=1）控制，功率因数高。

6）单桥实现能量的双向流动，结构简单，工作可靠，设备体积小。

该类型变频器由于以上优点越来越受到人们的欢迎并得到大力推广和使用。特别是国家大力号召“节能减排”的今天，其应用前景更加光明。

3.变频技术应用的展望

变频技术在矿井提升机上的应用，在经历了三个阶段的发展后，人们已定位到节能效率高、电网污染小、功率因数高的系统，即AFE控制型变频器。虽然它初期投资略高，但运行成本大大降低，主要表现在电费节省和不必投入谐波治理及功率因数补偿装置节省的费用，仅节省电费一项在一年内就可收回增加的设备投资，从这个意义上讲，AFE双PWM型变频器性价比更高。

从2007年新增设备或技术改造设备总量来看，70%~80%变频器都采用了AFE控制变频器。随着时间的推移和人们投资理念的改变，将会有更大比例的设备采用AFE控制变频器。

随着技术的不断发展，除了交流电机定子变频控制外，国内也在尝试交流绕线电机转子变频控制方式，这样就可以实现通过低压变频器控制高压电机，使原来的TKD系列矿井提升机电气控制设备更新换代，利用变频器调速性能好、节能效率高及性价比高的特点，提高矿井提升机电控制设备的安全性、可靠性和技术水平及操控舒适性，使矿井提升机电气控制设备水平产生一个大的和质的飞跃。

篇6

关键词：矿井提升机；PLC；控制

中图分类号：TP393.08文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 02-0000-01

PLC of Mine Hoist Control Aystem

Zhao Haitao 1, Li Chenghong 2

(1. Jixi Mining Group Safety Training Center, Jixi158100,China;

2. Jixi Mining Group gangue power plants, Jixi158100,China)

Abstract: This paper outside with the current status of mine hoist control is introduced based on elevator control system PLC control principle and the common chain of protection.

Key words:Mine hoist; PLC;Control

一、国内提升机的现状

（一）交流拖动方式

采用串电阻调速的交流拖动方式，有单绳和多绳两种系列，大都采用改变转差率S的调速方法，在调速中产生大量的转差功率，使大量电能消耗在转子附加电阻上，导致调速的经济性变差。极少数提升机采用串级调速方法，其调速范围窄，且投资大。

（二）直流拖动方式

我国煤矿采用的晶闸管整流供电的直流提升机已较普遍，但大多数为80年代引进和90年代中期以前国产的矿井提升机SCR-D电控系统。这些电控系统，其调节控制保护回路基本上都是模拟形式。这种系统由于受元器件设计和制造水平的限制，存在着一定的缺陷。

（三）研制与发展

1.国产大型直流提升机及电控系统已逐步完善和推广使用。

2.大功率变频调速电控提升机效率可达98%，国内组织研究了这种系统并已经运用到了实际生产中。

二、PLC硬件组成及原理

可编程控制器PLC主要由电源、CPU、通讯单元、高数计数单元、模拟量I/O单元、数字量I/O单元等硬件组成。

（一）PLC系统组成

主控PLC系统由电源、CPU、通讯单元、高数计数单元、模拟量I/O单元、数字量I/O单元等硬件组成。装在主控柜内。带有辅控PLC的电控系统，辅控PLC系统由电源、CPU、通讯单元、高数计数单元、模拟量I/O单元、数字量I/O单元等硬件组成。

（二）各单元基本特点

1.电源单元：电源输入电压100-240V AC，为PLC提供总线电源及基本电源；

2.CPU单元：CPU单元为PLC的核心，包括有存储器接口、编程接口等，是程序执行的载体。其上插入的存储器模块用锂电池保持RAM内容；PLC可在其上设置为程序执行“STOP”或“RUN”方式。

三、控制原理

（一）定子控制回路

当井口或井底向机房发出开车信号后，此时如果主电源和控制电源均已接通；油泵电机已经运行；油温、油压正常；制动手柄、操纵手柄均处于零位，过卷复位、调闸转换开关、检修换相转换开关、检修换挡转换开关处于正常位置，制动转换开关处于脚踏位置，并为开动提升机（绞车）作好准备。在正常情况下，若将制动手柄缓缓前推松闸，当油压达到开闸电压时，同时向前或向后推动操纵手柄，主接触器随即闭合，主电机定子接通电源，于是提升机（绞车）开始正向或反向转动，从而将载荷提升或下放。

（二）转子控制回路

定子回路接通电源后，此时操纵手柄仍处于给电状态，主电动机转子回路的附加电阻全部加入，电机转轴输出力矩仅为额定力矩的30-40%。此力矩可以消除传动系统的齿轮间隙和平稳地拉紧钢绳以减少冲击，也可以轻载启动提升机（绞车）。此时提升机（绞车）稳定在预备级上运行，此时提升机（绞车）在轻载时将产生0.3-0.5米/秒的爬行速度以便检查井筒和钢丝绳，以及满足在斜井提升中矿车在甩车道上爬行。

将操纵手柄逐档向前或向后推动，PLC将根据启动电流及档位延时分别闭合1JC-5JC（或8JC），将电机转子电阻分段切除，从而实现预备级向加速级的转变，电机逐渐加速。

当手柄推至最前端或最后端时，匀速接触器（最后一级加速接触器）动作，全部附加电阻被切除，提升机（绞车）加速完毕而进入等速阶段运行。

电机转子的切除是以电流函数为主，时间函数为辅的原则进行切换控制。电动机外接电阻级数是由所控电动机功率及转子参数所决定。一般采用5级或8级启动电阻。

提升机（绞车）既可以由低速调至高速，也可以由高速调至低速运行，这时只要将操纵手柄推出或拉回至任意一档位置，提升机（绞车）就可以稳定在该位置相应的速度上运行。

（三）减速控制

提升机（绞车）运行至减速点（可通过PLC设定）时，PLC给出减速信号，JSJ动作，减速铃声响和减速指示灯亮，引起绞车司机注意，同时绞车自动减速至最后两三个档位；绞车司机接到减速信号之后，应根据运行经验，将操纵手柄逐档收回，使提升机（绞车）逐渐减速，使电机降速至爬行速度，等提升机（绞车）运行至终点位置时，制动手柄和操纵手柄应迅速拉回零位。在提升机（绞车）快运行至终点，可辅以施可调机械闸来降速，一直运行到终点位置。

（四）限速保护回路

当提升机（绞车）进入减速运行阶段，PLC一方面自动减挡，另一方面根据速度给定曲线进行限速，减速阶段超10%PLC进行安全制动。

（五）过速保护回路

1.当提升机（绞车）进入等速运行阶段，测速发电机检测出的电压信号，一方面通过变送器送入PLC进行处理，超额定速度的15%PLC进行安全制动；另一方面通过整定过速继电器GSJ给出过速保护信号，GSJ的信号一个进入硬件安全回路进行安全制动，另一个信号进入PLC进入软件安全回路进行安全制动。

2.当提升机（绞车）进入等速运行阶段，在减速箱或低速轴旁装有旋转编码器，用来检测出绳速度，通过PLC进行处理，超额定速度的15%PLC进行安全制动。

参考文献：

[1]张国庆.矿井提升机PLC电控的应用与思考.山西煤炭,2010

[2]秦荷珍,刘杰.矿井提升机PLC电控系统技术改造浅析.科学之友,2008

[3]廖京盛,陈重霖,李桢.PLC在自动货物提升机中的设计与应用.微计算机信息,2004

[4]秦绪平.矿井提升机PLC控制系统可靠性设计.煤矿机电,2006

篇7

关键词：PLC 矿井提升 研究

中图分类号：TD53 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）10（c）-0022-01

矿井提升机作为矿井运输系统的主要形式之一，作为井上与井下的唯一输送通道，承担着人员、设备、物料、矸石和煤炭等的运输任务。矿井提升机的控制系统基本要求主要体现在：要求平滑调速且精度高、满足四象限运行、具有行程和速度监控功能、具备完善的故障监视装置、设置可靠地制动装置等几个方面。传统的矿井提升机调速控制方式为有级调速、调速精度低、能耗大、范围小、安全性差、维护量大且造成电能的大量浪费。PLC作为一种新型的的自动控制装置，将PLC技术应用于现代矿井提升机控制系统中，将提升控制、通信联网、故障诊断、监视报警等功能复合到一个综合控制系统中，可以有效解决以上问题。

1 矿井提升机控制系统的发展与现状

直流传动即对直流电动机的速度控制。直流电动机具有良好的调速特性、较宽的调速范围和易于实现四象限运行等特点，非常适合在频繁正反转和需要调速的矿井提升机中应用。如瑞典、德国等国家大多采用直流提升机。

交流传动即对交流电动机的速度进行控制。20世纪70年代西门子公司发明矢量控制的交―直―交变频原理后，标志着交流电机来代替直流电机实现调速的技术时代已经到来。在交流变频装置中，大都采用微机控制，由于微机功能强、速度快、易于实现监视，具有现场诊断功能。如ABB公司、AEG公司和西门子公司等利用微机实现的变频控制，都获得了成功。

我国在20世纪50、60年代，控制系统一般采用交流传动方式，这种控制方式技术简单、投资少、运行维护容易，但调速性能差、提升能力差。70年代后期，我国煤炭系统从瑞典、德国、法国等国家引进了多台晶闸管变流器供电的直流提升机。随着电力电子技术的发展，特别是PLC技术、变频器技术和计算机控制的出现，使得高性能交流提升机调速系统应运而生，而且交流提升机控制系统已成为当前矿井提升机控制的主要发展方向。

2 PLC技术在矿井提升机电控系统中的研究

该控制系统以两台FX3U系列PLC和一台变频器为控制核心，两台PLC一主一从，以通讯的方式交换数据，实现整个系统的控制和相关保护，变频器安装在变频柜中，实现对主电动机的变频调速和低频制动，系统配置制动单元和制动电阻，实现变频器四象限运行。系统采用编码器定位和激光定位系统相结合的方式，用于测定系统的深度和与深度相关的控制功能。系统框图如图1所示。

（1）工作原理。

系统主电机采用三相异步电动机变频调速方式，用变频器改变定子电源频率实现电动机的启动和调速。系统的制动部分采用液压站来实现，通过改变比例电磁阀的供电电流，来调节系统油压的大小，进而控制盘型制动器的开合程度。制动系统具有二级制动功能，保证在井筒中间提升机出现故障时采用二级制动的方式停车;在提升机到达井口附近出现故障时，为了保证事故不会继续扩大，安全回路的任何故障，制动系统都会取消二级制动，实现紧急制动。

（2）系统设计。

提升机控制系统由电动机PLC控制回路、手动可调闸回路、液压站控制回路、信号指示回路、故障开车回路和安全保护回路等环节组成，系统为手动、半自动和自动操作。

①操作控制系统主要完成逻辑与模拟操作控制任务。采用一台PLC，其主要功能是执行操作程序。来自系统各部分的逻辑信号直接引入到PLC的输入端，模拟信号经A/D转换后引入到PLC的输入端，通过软件分析处理后，PLC通过输出端将控制信号传输到相应的执行机构实现控制。

②行程监控部分由编码器检测系统和激光检测系统构成，系统将提升速度和行程位置转换成脉冲信号送入PLC，经PLC中的软件计算处理后给出提升容器在井筒中的速度和实际位置，送到操作台监视器显示。

③安全保护系统有硬件安全回路和软件安全回路，两者之间相互冗余与闭锁，一条断开时，另外一条同时断开。硬件安全回路通过硬件电路实现，当出现硬件故障时，无论PLC是否工作，其安全回路马上断开实现保护。软件安全回路在PLC软件中设计，与硬件安全回路相同并同时动作实现对系统的保护。

（3）现代故障诊断技术。

现代故障诊断技术以矿井提升机为研究对象，实现对提升机的运行状态进行在线监测，判断提升机是否出现运行质量下降或存在故障隐患。提醒工作人员进行预测性设备维护、维修，将故障排除在萌芽状态，避免人员伤亡和巨大经济损失，为矿井生产提供安全保障。

3 结论

综上所述，基于PLC的现代矿井提升机控制系统克服了传统控制系统系统的缺点和不足，将PLC技术、变频器技术及故障诊断技术与现有电控系统相结合，满足提升机智能化控制的要求。

参考文献

[1] 蒋卫良.高可靠性带式输送、提升及控制[M].徐州：中国矿业大学出版社，2007.

篇8

[关键词]矿井提升机；制动系统；闸盘；烧盘

中图分类号：TG577 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）08-0263-02

在煤矿生产系统中，矿井提升系统是保证矿井正常运作的重要组成部分。而矿井提升系统中制动系统的安全可靠工作又是保证矿井提升机完成提升、下放工作任务的前提。

矿井提升系统主要由矿井提升机、电动机、电气控制系统、安全保护装置、提升信号系统、提升容器、提升钢丝绳、井架、天轮、井筒装备及装、卸载附属设备等组成。目前，我国国产单绳缠绕式提升机有JT和JK两个系列：JT系列提升机滚筒直径为800～1600mm，又称为小绞车，主要用于井下运输工作。JK系列提升机滚筒直径为2000～5000mm，又称为大绞车，主要用于地面井口提升工作。其任务是传递动力、完成提升和下放任务。矿井提升机是矿井进行提升工作的主要设备，其主要由工作机构；制动系统；机械传动系统；系统；观测和操纵系统；拖动、控制和安全保护系统组成。

矿井提升机的制动系统是矿井安全提升运输的最重要环节。它由制动器（执行机构）和传动机构组成。按制动器的结构分：块闸和盘闸。块闸分角移式和平移式。按照传动机构中传动力的不同，制动系统分为液压式、气动式和弹簧式。目前，大中型矿井的提升机基本都采用盘闸制动器。

它的作用有：

（1）在提升终了或停机时，闸住提升机的滚筒或摩擦轮，即正常停车。

（2）在减速阶段及下放重物时，参与提升机的控制，即工作制动。

（3）当发生事故或紧急情况时，能迅速且合乎要求地自动闸住提升机，保护提示系统，即安全制动。

（4）双滚筒提升机在更换提升水平或更换钢丝绳和调绳时，闸住游动滚筒，松开固定滚筒。

它的制动力大小主要与以下几个因素有关：

1、 盘闸内弹簧的软硬程度。当弹簧过硬时，会使松闸油压力过大，造成液压系统负荷较重，当弹簧过软时，原因有两个：一是弹簧材料不佳或使用时间过长产生疲劳；二是选择的弹簧较软即弹簧的压紧力过小，二者都会使闸瓦对闸盘的正压力过小，导致实际制动力矩达不到设计制动力矩，并且系统在松闸时，液压站需要较小的系统压力就可以将闸打开，例如：正常使用时，制动压力为6MPa，盘闸才能完全打开，当弹簧较软时，可能只需要5MPa压力，盘闸就能打开。这样会使提升机在需要制动时出现闸不住的现象，从而造成闸瓦在闸盘表面过长时间滑过，而使闸瓦、闸盘表面之间产生摩擦、磨损并发热。

2、制动器闸瓦和闸盘接触面积。按照《煤矿安全规程》规定：闸瓦和闸盘的接触面积应不小于60%。闸瓦和闸盘的接触面积越小时，相同制动力时制动效果就越差，同时，也会使局部接触处由于摩擦力大而造成磨损严重、温度急剧升高。

3、制动闸盘和闸瓦接触面的清洁情况。 当闸盘上油污过多，闸瓦和闸盘摩擦力就会减小，造成制动不到位。根据提升机维护检修制度要求：提升机操作工应在停机状态下检查闸盘、闸瓦表面，如有油污应擦拭干净。

4、闸间隙值大小。《煤矿安全规程》规定的闸间隙应不大于2mm，而在实际生产当中一般调整为1.0～1.5mm。当闸间隙过大时，闸瓦抱住闸盘的空行程时间加长（失去油压后，闸瓦贴向闸盘的过程所需要的时间），导致制动不及时，同时可能会造成制动有效段压力减小。闸间隙过小又会使提升机在正常运行时处于制动临界状态，使得闸瓦、闸盘之间增加不必要的磨损，从而减少制动闸盘、闸瓦的使用寿命。

5、 闸盘偏摆过大对制动力的影响。当闸盘偏摆过大时，在制动时，会产生闸瓦对闸盘的制动力忽大忽小，甚至有时会接触不到闸盘，使制动不到位，不能安全、可靠、及时地实施制动。闸盘偏摆过大的原因主要有以下几点：

（1）选材问题 制动闸制造质量差，材料容易变形；

（2）安装问题 提升机和制动盘安装不合要求，造成制动盘面倾斜；

（3）间隙问题 各闸瓦与制动盘间隙长时间差异过大，造成制动盘轴向受力；

（4）检修问题 各制动器弹簧的疲劳程度不同，造成制动盘轴向受力；

（5）使用问题 使用不当，导致制动盘受热变形。

综上所述，本人认为应从以下几点来考虑控制闸盘温升，避免温度过高而导致烧盘事故发生。

1、 根据矿井提升要求，选择合理的制动闸蝶形弹簧的刚度参数。刚度大，制动力大；刚度小，制动力就小。合理的刚度参数可以保证合理的制动力，而不会导致温升过高。

2、安装制动系统时，正确贴磨闸瓦保证闸瓦闸盘之间的接触面积。贴磨各闸瓦，使接触面积应达到闸瓦全面积的60%以上，其贴磨方法如下：

a）贴磨前，先保证制动盘干净；

b）预测贴闸皮时油压值；

c）预测各闸瓦（制动块）厚度；为保证闸瓦接触面积以减少贴磨时间，并保证闸瓦与制动油缸中心线安装后垂直，可先将闸瓦取下，以闸瓦与滑套贴合面为基准刨削闸瓦，直到刨平，再装配到制动器上。

d）起动主电机进行贴磨闸瓦运转（不得挂钢丝绳和提升容器），贴磨正压力一般不宜过大，贴磨闸瓦应在低速下进行。贴磨时应随时注意制动盘温度不得超过80℃（用点温计测量），以免损伤制动盘表面粗糙度。超温时应停止贴磨，待冷却后再运转。依次断续运转，直到闸瓦接触面积达到要求为止。

3、对提升机及制动系统进行检查维护制度，保持制动闸盘和闸瓦接触面的清洁。

4、正确调整闸瓦与闸盘的间隙。闸间隙的调整过程中应注意：

a）根据《规程》对闸瓦间隙的要求，将间隙调至1.0～1.5mm。

b）在调试制动器过程中，若盘形闸的活塞、滑套、碟形弹簧组不灵活，有卡阻现象时必须进行处理，使其灵活可靠。此后若松闸时间超过0.3秒时，可将盘式制动器的放气旋塞打开，进行放气即可缩短松闸时间。

c）在调整闸瓦与闸盘间隙的过程中，间隙大小确定后，应反复升降液压站的油压（即松闸、紧闸），反复检查闸瓦间隙大小，使闸瓦间隙符合要求（1～1.5mm）。

d）成对闸瓦与制动盘的间隙，应在制动盘不同的圆周部位上（等分四点以上）所测得的闸瓦间隙的平均值的差值不得超过0.2毫米，调整螺栓或调整螺栓拧紧程度应尽量一致，否则将影响制动力。

5、《煤矿机电设备完好标准》规定：采用盘形制动器的提升机制动盘的端面圆跳动不超过1mm。而在提升机的运输、安装和使用过程中由于操作不当，极易造成制动盘的端面圆跳动超过了1mm。可用以下方法进行修正：

（1）车削法：用车床固定提升机闸盘，保证车刀对准绞车轴心线；将两半闸盘接口处用锉刀锉削坡口；用百分表量测闸盘偏摆数据，绘出曲线图，确定车削量。将两罐空载，将大罐放至井底；提升机缓慢动车，大罐上提，速度控制在0.5m/s以内，由专业车工找正车刀架，对好车刀；先车削闸盘外侧，将闸盘最外缘制动闸盘不接触处先车削1mm，以便车削闸盘工作部分时退刀；根据车削需要，绞车速度控制在1m/s以内，由制动盘偏摆最大处微量车削，车削掉闸盘偏摆曲线峰尖和谷底；车削时，每次进刀量控制在0.1mm，单边总车削量不超过1mm；大罐每提升到位为一个车削循环，在大罐到位前退出车刀，再将大罐下放到-550水平后进行第二循环车削；边车削边用百分表量测闸盘偏摆，符合要求后停止车削；车削后表面粗糙度达不到1.6um时，在车刀架上固定粒度为46#的砂轮进行磨削，保证表面粗糙度符合要求；闸盘外侧车削好后，将车刀架移至闸盘内侧，用同样方法车削内侧；重新调整闸瓦间隙，动车试运转，各部分正常后恢复正常提升。（2）加垫法：对制动盘加铜皮进行调整。将制动盘均分为8等分，用信号笔标清测点。提升机慢速运行，用百分表连续进行测量5次，读出每个测点的读数，求取平均值；提前将施工用的垫片及工器具准备好；配好每个螺栓处需加垫片，标示清楚；在需要拆除的螺栓上涂油或喷螺栓松动剂；将提升钢丝绳拉至斜巷上口，保持空勾头；打开盘形制动器，调整前端三组盘形制动器闸瓦间隙至最大；制动压力降为零，关闭前端制动器油管上截止阀；拆除两半制动盘限位平键，动车将一半制动盘转至前端，松开螺栓，留出10mm间隙；用铜锤敲打制动盘，撬棍插入制动盘与滚筒之间缝隙中，让制动盘与滚筒间闪出5mm缝隙；将配制好的垫片按标示插入制动盘和滚筒间；紧固制动盘螺栓，用力矩扳手找正螺栓的扭矩大于500N・m；动车将另一半制动盘转至前端，用同样方法调整另一半制动盘；重新用百分表测量制动盘偏摆数值，小于1mm为合格，否则重新调整。

加垫法适合调整闸盘变形量不大的制动盘，车削法适合调整闸盘变形量较大的场合。

目前利用电子技术对闸间隙、闸盘偏摆、弹簧疲劳程度都进行了较为可靠的实时检测。当检测到闸间隙过大时，可以通过调整闸盘来减小闸间隙；弹簧疲劳后，应及时更换弹簧。而如果闸盘偏摆过大时，需要在现场二次修正闸盘，一方面需要停产维修，另一方面目前国内能够维修闸盘的技术人员很少。因此防微杜渐是最好的办法。

当前的提升机电控系统都是PLC控制的现代化系统，制动闸只是在停车和紧急制动时起作用，一般制动盘并不会发热，所以目前司机和维修人员常忽视对制动盘温度观察。

但是根据一些矿井发生过的烧坏制动盘的故障事故进行事后分析可以看到：

1、闸间隙调节过小；

2、松闸电信号减小而使松闸油压减小；

3、液压站油箱漏油造成松闸油压不足；

4、某组闸盘管路漏油。

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关键字：矿井提升机；故障诊断；系统维护

煤矿生产中应用的机械设备的质量将直接影响着煤矿工作人员的安全，影响着煤矿企业的经济效益，尤其是提升机。提升机对使用过程和维护方法有着很高的要求，合理的使用和维护，可以保证提升机按照要求准确、快速的抵达位置，提高矿井系统运行的高效长久。如今煤矿行业的快速发展，对大功率、高负载、快速提升系统的需求越来越多，对悬停功能、安全制动距离、爬行中稳定、低速的要求也越来越高，因此，正确使用提升机电气控制系统，准确判断提升机的机械故障，以及采取合理的维护措施亟不可待。

1 矿井提升机的概况

矿井提升机，是煤矿生产过程中不可缺少的机械设备之一。提升机的使用与维护将对矿井工作人员、矿井生产的安全性造成直接影响，对矿井的经济效益和生产效率造成直接的影响。通常情况下，机械设备完成煤矿采集工作，并将煤装入特定的煤车之后，利用提升机将采集好的煤通过煤车拖到矿井地面上，其中装煤的煤车与火车相似，也是分车厢，只是煤车厢相对于火车的车厢而言，体积小，高度低。矿井口处有一个绞车提升机，电机通过减速器带动卷筒，使其转动，并用钢丝绳将其缠绕数圈，在把煤车车厢分别挂在卷轴两侧，电机通电、运转，这样就可以通过斜井将装满煤的车厢拖上来，同时通过斜井把另外一个空的煤车车厢放入矿井中，空的煤车车厢放入矿井中，不会出现空行程，不仅提升煤矿的提升效率，而且可以平衡负载。上述工作内容需要提升机不断的正向转动和反向转动，而且提升机转速的变化一定要规律，可以利用转子串电阻进行调速。

2 提升机常见故障以及维护

2.1 提升机控制系统故障

矿井提升机电气控制系统常见故障如表1所示。根据故障程度，可以划分为轻故障、一般故障、重故障，其中，轻故障，当提升机电气控制系统发生轻故障时，完成提升任务之后，开车故障不能再次发生，提升机继续完成本次提升工作，但是完成本次任务之后，关闭提升机开车信号，直至故障被解除；一般故障，当提升机电气控制系统发生一般故障时，降低电气系统运行速度，之后抱闸发生停车故障，提升机不可以继续工作，直至故障解除；当提升机电气控制系统发生重故障时，应该及时切断安全回路，制动闸实施安全制动，其中可以实施的安全制动可以为恒减速安全制动、一级安全制动或者是二级安全制动等，之后不可以让提升机再次进入到工作状态，直至故障被解除。

2.2 常见故障诊断

矿井提升机电气控制系统发生故障的原因可能是与提升机相连的机械设备不同心或者是震荡过大，此外，直流调速装置或者是变频器使用的测速机或者是编码器出现故障也可能引起提升机故障的产生，故障的具体表现为，提升机电气控制系统的电流、速度时快时慢，电流波动大，提升机出现异常的声响，严重的甚至会引起电机和控制系统的不正常的震动。故障解决的方案如下：正确将提升机与测速机或者是编码器连接在一起，选择恰当的同心度，避免提升机电气系统剧烈的震动，如果故障比较严重，可以选择更换测速机或者是编码器，如果故障解除，则证明是测速机或者是编码器出现问题。

对于直流调速系统而言，可以通过示波器对波头的有无进行判断，检查调速装置器件的触发回路，当多绳摩擦式提升机等速运行时在行程中某几个固定位置有电流的波动，或者是速度有一个轻微的跟随调整波动，则表明提升机电气控制直流调速系统出现故障。该故障的产生大多是因为负荷变化引起电流发生变化造成的，具体故障原因可能是绳槽深度不一致，钢丝绳负荷不平衡，也有可能是某一个固定的位置罐道比较卡，负载变大，对此，要仔细检查位置罐道，重新更换车绳槽，同时用精确度高的仪器进行相关的检验。

2.3 重故障的保护措施

重故障相关保护保护措施包括综合过卷保护、井筒开关故障保护，其中综合过卷保护指的是，设备正常运行时，提升容器到达停车位置后，矿井提升机会自动抱闸停止运行，当出现没有停车提升机继续运行现象时，进行过卷保护，避免事故的发生，之后断开安全回路，提升机安全制动完成。

3 提升机的维护方法

由于矿机设备的局限性，矿机提升机不得不长时间运行，因此，尽量避免频繁的对相关设备进行启停操作。矿井系统中有比较多的继电器，其中一部分继电器用于系统控制，另外一部分继电器起到隔离的作用。根据相关数据表示，矿井提升机每天可运行高达四百次，运行次数越高，对继电器的质量要求也就越高，避免继电器出现吸合不牢，或者是触电接触不良等情况。

设备运行温度越高，故障发生率也就越高，因此，应该定期对散热设备进行检测，确保能正常的排热，散热风机是主要的散热装置。避免散热装置的进风口或者是出风口被堵塞，影响矿井设备的散热情况，进而削弱矿井生产主要设备的准确性和使用寿命。定期检测设备端子接线处的紧固程度，避免接线端出现松动或者是脱落引起线路接触不良情况。当设备使用环境充斥着漏电或者是腐蚀性粉尘时，应该定期对设备内部进行除尘操作，与此同时，做好设备的防护措施。对于动作频繁的接触器等元件而言，周期性的检查触电接触情况，避免由于触电氧化引起的虚接故障。每当程序发生变动时，应注意备份PLC程序和监控程序。定期对测速机和编码器安装情况进行检测，保证安装紧固。为了使矿井提升机电气控制系统得到安全可靠的运行，应该定期对其进行相关检测，及时发现故障，并采取补救措施。

参考文献：

[1]李玉林.新型矿井提升机控制系统的设计[J].煤矿机械PKU，2009， 30（3）.

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关键词：超声波传感器；矿井提升机；减速段

在煤矿企业进行煤矿的采挖生产过程中，矿井提升机是其中的重要设备，提升机运行时的稳定可靠性与安全性，直接关系到煤矿企业的采矿生产以及经济收益。现在很多矿井的提升机处在爬行段与减速段时对于速度的控制能力比较差，经常会发生在减速段提升机控制不稳定和停靠位置不够精准等现象，大大增加了提升系统的机械冲击力，使得系统的运行寿命减少，从而很大程度上使得系统的可靠性、稳定性与安全性降低了。

一、现有矿井提升系统的弊端

目前大多数实现矿井提升机减速段速度的方案为通过动杆连接深度指示器和提升机的主轴，通过安装有凸轮板的减速圆盘然后一起转动。当提升机到达减速段时，凸轮板就会压动自整角机，然后按照凸轮板的曲线进行转动，最终将自整角机的输出电压送给电气控制装置系统。该系统方案有下面几个缺点。（1）该种系统的提升机的减速主要是依靠凸轮板的外形进行控制，然而这样的凸轮板的外形都不规则，这就使得在对其的制作加工过程中工艺复杂，不容易加工。（2） 很明显，凸轮板与自整角机要进行物理接触，则就使得在使用过程中容易受到外界各种因素的干扰，从而影响输出电平的稳定性，从而导致在减速段的运行稳定性，造成对提升装置的物理冲击，增加了额外负荷。（3）由于自整角机的额定工作电压为110伏，因而需要单独的电源为其进行供电，这在某种程度上增加了器件与发生故障的因素，而且其输出的电压范围为交流0～50伏，需要通过将此交流电压变为直流信号才能提供给PLC控制芯片，另外其输出的电压的精度度不高。

二、利用超声波传感器的提升系统的设计方案

针对上述的这些缺点，现采用非接触式测量的超声波测距传感器，其额定电压小，不易受到外界因素的干扰，而且能够输出4～20mA的标准直流信号给PLC芯片，从而在提升机的减速段能够保证提升机的运行稳定与控制精度，有效保证了矿井的生产安全。

（一）利用超声波进行测距的基本原理。主要是在测量距离上利用超声波的反射原理。其反射原理如下： 由换能晶片产生并发射超声波出去后，波在传播的途中由于目标的阻挡作用进而产生反射波，然后反射波发射到换能晶片上，通过内部传感器等对超声波的发射时刻与到达时刻的时间进行插值计算，就非常容易的得两点之间的距离D：

D=c*（t/2）

其总，c代表空气中的超声波的速度；t则表示超声波在收发两点之间的时间差。

（二）减速段的提升机系统方案设计。本系统采用超声波发射原理测量距离方法，现利用可编程逻辑控制单元、超声波传感器以及变频器对减速段的提升机进行速度控制系统的相关设计，其系统原理概况框图如下所示：

如上图所示，矿井的提升机在到达停车位置的过程中，超声波测距传感其会为PLC的模数转换模块实时提供测量电流信号，PLC芯片将信号提取后经过减速曲线算法计算出减速段的提升机应当具有的速度信号，从而将此信号通过相关转换送给变频器，进而对电动机的速度进行控制。

（三）本系统中的硬件选型要求。（1）对超声波测距传感器的型号规格要求：选择的超声波测距传感器的输出电压要与

PLC芯片所需的的供电电压保持一致，并使得输出的电流信号的强度为4～20mA，这样对于传感器获得模拟量采集模块和电源的反馈信号较为有利。根据如上要求，现选取S18U1A超声波测距传感器。（2）对PLC及其扩展模块的选型要求：根据实际需要，现选取西门子公司的S7-300系列的芯片，具有标准的

CPU314，内置一个RS485接口；扩展输入输出口选择SM323，扩展模数转换模块需选SM331；扩展模数转换器选用SM332。

三、提升机减速段的减速曲线算法分析

把超声波测距传感器使用为测量模块，那么系统中用到的凸轮板就完全可以直接加工成三角形状，并把此凸轮板固定在深度指示器的减速圆盘上，并把超声波传感器的检测面设定为凸轮板的斜边，再将传感器安装固定在凸轮斜边右边的支架上。如图2所示：

为了满足《煤矿安全规程》中的相关规定要求，以及能够在井口处能够安全稳步停车，现对该系统中的减速曲线算法进行分析。假设提升机减速度为a，提升机的额定速度为v0，减速距离为s0，则有如下公式：

当提升机的额定速度一定的情况下，在满足上述不等式以及到达预定位置时的速度不超过2m/s的条件下，可对减速度a与减速距离s0进行修正。那么有满足如下函数式：

该控制系统的控制模块所需的数字量、速度以及位移之间有下面的关系：SM331的分辨率为12位，其相应数字量为0到4096；而超声波测距传感器S18UIA的输出的直流电流则为4至20mA，能够检测到的动态距离范围为30到300mm。通过上面的数据就能够把数字量与模拟量之间的关系表达出来为：

m=4096/（20～4），那么传感器所能检测到的距离与模拟量的关系可表示成n=（300～30）/（20～4）。如果按照检测距最大为300 mm来加工制造凸轮板，那么凸轮板的尺寸将会有非常大，这将会对深度指示器的结构产生较大影响，通过相应的测试试验，超声波检传感器所能测距的最佳动态范围可为30 到210 mm之间。

现规定提升机的额定速度为2.5m/s，停车时的速度为0，减速度为0.2m/s，则可算出减速位移为15.6m；按照SM331移动后的数字量与上述公式，有如下公式

进而PLC算出d0=（2560/2.5）*v，将此数据量送至SM332，然后SM332输出标准的电流控制信号控制变频器，从而最终实现对电机的运行速度进行有效控制。

在提升机减速段的系统中采用超声波测距传感器作为距离采集的手段，以西门子公司的PLC控制芯片为控制核心，开发出一套能够对提升机在减速段的速度进行有效、稳定的控制的单元系统，能够克服传统提升机控制系统在减速段的诸多缺陷，大大提高了提升机在减速段的性能。

参考文献：