矿井提升机调速系统

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矿井提升机调速控制浅谈

矿井提升机调速控制浅谈在煤矿生产中，矿井提升机起着非常重要的作用，它是矿山生产的关键设备。

提升机电控装置的技术性能，直接影响矿山生产的效率及安全，为此我矿投入大量资金对原提升设备进行了改造。

我矿原提升设备为XKT2×3×1.5B型，减速机型号：ZHLR-150R，电动机功率为：240KW，采用TKD电控系统。

这种交流异步电机拖动，是用转子切换电阻调速，由继电器、接触器构成逻辑控制装置。

它的显著缺点是：调速性能差，调速时能量要大量消耗在电阻上，给定方式落后，控制精度低，安全保护、闭锁和监测环节不完善，安全可靠性差，维护工作量大，而且运行不经济。

由于异步电动机在低速运行时特性曲线软，在次同步状态下无法产生有效的制动力矩，因而难于准确地控制提升机的停车位置。

存在调试困难、维护量大的问题。

这种电气传动系统设备虽简单，但属于有级调速，机械特性较软。

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。

还有就是操作者的人为过失和对行程监测的局限性，使得现有保护未能达到预期的效果，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，、车辆的损坏，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。

电气控制方式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。

随着矿井提升系统自动化，改善提升系统的性能，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。

基于PLC的矿井提升机变频调速系统设计

基于PLC的矿井提升机变频调速系统设计摘要对于升机控制系统中存在的问题，把可编程序控制器和变频器应用于提升机控制系统上，并在可行性方面进行了较深入的研究。

在该矿井提升机控制系统设计中，采用国内外先进的PLC控制技术改造传统的继电器—接触器式罐笼逻辑运行系统；采用变频调试系统与PLC和上位机组成一个集散控制系统；可方便灵活地对现场运行设备进行控制和显示；采用先进的计算机控制技术实现矿井提升机的微机管理与控制，从而，保证矿井提升机可靠、准确地运行，实现矿井提升机的计算机控制。

现场调试和运行结果表明，该系统工作可靠、控制精度高，完全可以满足现场生产运行的要求。

关键词：矿井提升机，PLC，变频调速，控制系统The Freouency Conversion Use on The Speed Adjustment of Shaft Hoist on The Basis of PLC ControlABSTRACTFor hoist control system problems，the paper applied PLC and frequency converter to the system，and have carried on deeper research in feasibility．In the design of control system of mine elevator the new PLC control technique at home and abroad are applied to instead of the relay and touch．The advanced digital direct current frequency conversion equipment is adopted in the electromotor transmission．The establishment of real-time images using configuration software can be run on-site convenient and flexible way to control and display．Advanced industry control computer are used to monitor and manage the course of elevator．Local debugging and running result indicate that the system is credible，the precision of control is high，and can fulfill the require of the local manufacture．KEY WORDS：Shaft hoist, PLC, Frequency conversion, Control system目录前言 (1)第1章绪论 (4)1.1课题研究意义 (4)1.2 矿井提升机电控系统的发展 (5)1.2.1 国外矿井提升机的发展 (5)1.2.2 国内矿井提升机的发展 (6)1.3 本文主要研究内容 (6)第2章提升机的工况分析 (8)2.1 提升系统简介 (8)2.2 提升机电动机运行方式 (8)2.3 提升机的速度图和力图 (9)2.3.1 提升机的速度图 (9)2.3.2 力图 (10)2.4 矿井提升机对电气控制系统的要求 (11)第3章可编程控制器简介 (15)3.1 PLC的基本特点 (15)3.2 PLC的基本结构 (16)3.3 PLC的工作原理 (18)3.4 PLC的分类 (19)3.5 PLC编程 (20)3.5.1 PLC执行用户程序的过程 (20)3.5.2 梯形图的表示 (21)3.5.3 梯形图的编程规则 (22)第4章：矢量控制变频调速 (23)4.1变频调速的发展及在提升机系统中的应用 (23)4.2变频调速基本原理 (25)4.3变频调速控制方式分类 (28)4.4 变频器按中间直流环节方式分类 (30)4.5变频调速技术的发展现状 (31)第5章总体设计方案 (32)5.1 系统控制要求 (33)5.2 选择机型 (33)5.3控制系统的I/0点 (33)5.4系统控制结构 (34)5.4.1 系统主电路图 (34)5.4.2 系统控制电路图 (35)5.4.3 系统外围接线图 (35)5.5 设计步骤 (35)5.6 系统流程框图 (36)5.7硬件部分设计 (36)5.7.1 输出规格 (37)5.7.2 标度变换 (37)5.7.3变频器参数设置表 (37)5.8软件部分设计 (38)5.9实验及结果 (39)5.9.1实验过程 (39)5.9.2实验现象 (39)5.9.3实验结果 (40)结论 (41)谢辞 (42)参考文献 (43)附录 (44)外文资料翻译 (46)前言矿井提升机是机、电、液一体化的大型机械，广泛用于煤炭、有色金属、黑色金属、非金属、化工等矿山的竖井、斜井，是生产运输的主要工具。

浅谈煤矿副井提升中的调速系统

浅谈煤矿副井提升中的调速系统【摘要】矿山中的矿井提升机有很重要的作用，可谓矿山的咽喉，它承担着矿山的矿石、人员、物料等的运输责任。

我国现有的中容量的矿井提升机的传动系统采用晶闸管-电动机方案进行供电，采用模拟电子线路构成其控制回路，这样使得提升机控制回路的硬件设备较为复杂，故障率较高，且可控性较差。

随着微处理机的问世及应用，控制系统采用新的技术，调速系统变得更加适合要求。

【关键词】煤矿；副井提升；调速系统0.前言矿井提升机也称为矿井卷扬机，它是有色金属矿石、煤炭矿石等生产过程中不可或缺的关键设备，也是矿井上下的唯一输送通道。

矿井提升机主要用于矿山工作人员、矿石、煤炭等的升降，其性能及安全可靠性同矿山作业人员的生命安全、煤炭和矿石的生产问题等密切相关，一旦出现事故，必然导致人员的伤亡与设备的损毁，导致矿山生产的中断，带来重大经济损失，因此，矿井提升机素有“矿山咽喉”的称号。

目前现有的矿井提升机种类繁多，根据不同的划分方式可将提升机分为不同的种类。

根据井道结构可分为斜井和立井两种；根据传动电机分为直流传动提升机和交流传动提升机；根据容器功能分为罐笼和箕斗；根据钢丝绳结构方式可分为多绳摩擦轮提升机和单绳提升机；根据矿井功能可分为副井与主井；根据提车点的多少可分为多水平提升机与单水平提升机。

从电气传动系统的发展历程中可以了解到，其经历了恒速到调速、低性能到高性能、单机独立运行到多机系统控制的发展历程。

随着科学技术的不断进步，对电气传动的制动、调速精度、调速范围、动态响应、静态特性等方面都提出来更高的要求，这便使得调速系统大量应用于矿机提升机的设计中。

1.矿井提升机的速度控制可靠性、安全性、高效性是对矿井提升机运行的三个基本要求。

由于传统运行方式中的速度曲线在加减速以及启停车方面存在严重的突变，从而产生大电流冲击，这导致罐笼震动或造成设备故障，对设备的安全运行有极为严重的影响，还会影响设备的使用寿命，从某些方面而言会加重设备的维护成本。

PLC与变频器在矿井提升机调速系统中的应用

PLC与变频器在矿井提升机调速系统中的应用目前我国矿井提升机中的主要系统，通常选用的是电器控制系统，用转子串电阻调节速度，并由继电器和接触器组成的一种控制装置。

一般的提升机转子串电阻调速电控系统具有很多的缺点，例如在控制上不够简单、明了；应用时可靠性较差；调节速度的效果较低等。

鉴于以上种种因素，通过选择PLC和变频器并把两者组合到一起的控制措施，能够很好的对原来电控系统进行一定的改善，从而增强电控系统的整体效果，并对其安全性和可靠性，以及控制能力和速度调节上做出明显改善。

标签：提升机；电控系统；PLC；变频器引言提升机属于大型的提升机械设备，通常使用较为广泛的是矿井提升机，它所发挥的效果是连接地面和井下输送的枢纽。

因为它自身作用的关系，又被称作是矿井的“咽喉”，所以必须要确保提升机在井道内的安全性能，避免在井道中突发意外事故，给工作人员带来一定的危害，耽误工作正常运行。

传统的矿井提升机控制系统大多都是选用继电器和接触器组成的控制系统，但是，由于该控制系统有很多不完善的地方，使用性能和維护性能都比较差，所以导致了其很难跟上现今矿业发展的前进脚步。

综上所述，这种传统的继电器控制系统会逐渐地消失，而新式的PLC与变频器控制系统将会成为新的发展方向。

文章从安全、可靠、高效、经济等几个方面为主要出发点进行改革。

据统计，我国现在所使用的矿井提升机大多数是选择那种传统的交流电控制系统[1]。

该电控系统在起动和调速换挡时电流的冲击力过大，属于有级调速，且调速的平滑性较差，速度低时机械特性绵软，静差率较大，而且容易发生机械故障，节能效果低。

为了改善传统交流绕线式转子异步电动机串电阻调速系统上的不足[2]，通过PLC和变频器合二为一的控制措施针对传统电控系统实行完善处理，使提升电动机较为广泛区域中的无极平滑调速得到了很好的改善，并且在机器运行时可以结合电动机的实际使用状况，来确保电动机一直正常有序的进行运转，而且这样的控制系统还非常适用于环境较为恶劣的工作场地，还具有相当优良的节能省电性能。

基于PLC的矿井提升机变频调速控制系统设计

基于PLC的矿井提升机变频调速控制系统设计摘要本文针对提升机控制系统中存在的上述问题，把可编程序控制器和变频器应用于提升机控制系统上，并在可行性方面进行了较深入的研究。

根据提升机的运行特点，控制系统采用工控机监控提升机变频调速系统，PLC控制系统、变频调速系统等组成。

为了提高系统的可靠性，对提升机各种物理量及控制单元进行控制监控。

提升机的动态监测由工控机或触摸屏和组态软件组成。

用户在组态环境中完成动画设计、设备连接、编写控制流程和工程所需要的信息报表以及结果打印等。

主控系统采用PLC系统，硬件简洁、软件灵活性强、调试方便、维护量小，配合一些专用电子模块组成的提升机控制设备，可供控制高压带动动力制动或低频制动等。

同时能检测各电机故障现象并送往上位机显示。

减少了传统继电器接触式控制系统的中间环节，减少了硬件和控制线，极大提高了系统的稳定性，可靠性。

关键词：矿用提升机；变频调速；矢量控制；可编程控制器The Freouency Conversion Use on The Speed Adjustment of Shaft Hoist on The Basis of PLC ControlABSTRACTElevator Control System In this paper, the above problems exist in the PLC and frequency converter used in elevator control system, and for a more in-depth feasibility study. According to the operation of hoist features, the control system IPC VVVF elevator control system, PLC control systems, frequency control system components. In order to improve system reliability, and various physical quantities on the elevator control unit to control monitoring. Dynamic monitoring of elevator or the touch screen by IPC and configuration software. User environment, complete the animation in the configuration design, equipment connections, control flow and project preparation of the required information statements, and the results of printing. Master control system uses PLC systems, hardware simplicity, the software flexibility and easy commissioning and maintenance of small, specialized electronic modules with a number of the elevator control equipment, drive dynamic braking for control of high pressure or low-frequency braking. While the motor symptoms can be detected and sent to the host computer display. Relay contact to reduce the traditional control system of the intermediate links, reducing hardware and control lines, which greatly improves system stability and reliability.KEY WORDS:：Shaft hoist；Frequency conversion；Vector control；PLC目录前言 (1)第1章绪论 (2)1.1课题概述 (2)1.2国内外矿井提升机的发展状况 (2)1.2.1国外矿井提升机的现状 (2)1.2.2国内提升机的现状与发展趋向 (6)1.3 本文内容及研究的意义 (7)1.3.1 研究内容 (7)1.3.2 研究意义 (8)第2章矿井提升机调速系统的设计 (9)2.1 矿井提升机对控制系统的要求 (9)2.2 提升机调速控制系统方案设计 (11)2.2.1 控制单元基本原理 (11)2.2.2 调速装置 (13)2.2.3 主控系统设计 (15)第3章变频调速系统的设计 (18)3.1变频调速的发展及在提升机系统中的应用 (18)3.2 变频调速基本原理 (20)3.3 变频器的选择 (21)3.3.1变频器的选型 (21)3.3.2 变频器容量的选择 (22)3.3.3 变频器主电路设计及参数设定 (23)第4章PLC在提升机变频控制系统中的应用 (26)4.1 PLC概述 (26)4.2 本系统中PLC的选型及特点 (27)4.3 PLC控制系统设计 (27)4.3.1 PLC的I/O分配 (28)4.3.2 PLC接线图 (33)第5章PLC控制程序设计 (34)5.1 PLC软件概述及提升机PLC控制要求 (34)5.2 程序设计 (35)5.3系统抗干扰措施 (40)结论 (42)谢辞 (43)参考文献 (44)附录 (46)外文资料翻译 (47)前言在煤炭生产中提升机担负着提升煤炭、岩石、下放材料、升降人员和设备的任务，是联系井上与井下的唯一途径，素有矿井“咽喉”之称。

基于PLC的矿井提升机变频调速控制系统设计论文

根据提升机的运行特点，控制系统采用工控机监控提升机变频调速系统， PLC控制系统、变频调速系统等组成。

为了提高系统的可靠性，对提升机各种物理量与控制单元进行控制监控。

提升机的动态监测由工控机或触摸屏和组态软件组成。

用户在组态环境中完成动画设计、设备连接、编写控制流程和工程所需要的信息报表以与结果打印等。

同时能检测各电机故障现象并送往上位机显示。

减少了传统继电器接触式控制系统的中间环节，减少了硬件和控制线，极大提高了系统的稳定性，可靠性。

关键词：矿用提升机；变频调速；矢量控制；可编程控制器The Freouency Conversion Use on The Speed Adjustment of Shaft Hoist on The Basis of PLC ControlABSTRACTElevator Control System In this paper, the above problems exist in the PLC and frequency converter used in elevator control system, and for a more in-depth feasibility study. According to the operation of hoist features, the control system IPC VVVF elevator control system, PLC control systems, frequency control system components. In order to improve system reliability, and various physical quantities on the elevator control unit to control monitoring. Dynamic monitoring of elevator or the touch screen by IPC and configuration software. User environment, complete the animation in the configuration design, equipment connections, control flow and project preparation of the required information statements, and the results of printing. Master control system uses PLC systems, hardware simplicity, the software flexibility and easy commissioning and maintenance of small, specialized electronic modules with a number of the elevator control equipment, drive dynamic braking for control of high pressure or low-frequency braking. While the motor symptoms can be detected and sent to the host computer display. Relay contact to reduce the traditional control system of the intermediate links, reducing hardware and control lines, which greatly improves system stability and reliability.KEY WORDS:：Shaft hoist；Frequency conversion；Vector control；PLC目录前言1第1章绪论21.1课题概述21.2国外矿井提升机的发展状况21.2.1国外矿井提升机的现状21.2.2国提升机的现状与发展趋向51.3 本文容与研究的意义71.3.1研究容71.3.2 研究意义8第2章矿井提升机调速系统的设计92.1 矿井提升机对控制系统的要求92.2 提升机调速控制系统方案设计112.2.1 控制单元基本原理112.2.2 调速装置132.2.3 主控系统设计15第3章变频调速系统的设计183.1变频调速的发展与在提升机系统中的应用183.2 变频调速基本原理203.3 变频器的选择213.3.1变频器的选型213.3.2 变频器容量的选择223.3.3 变频器主电路设计与参数设定23第4章PLC在提升机变频控制系统中的应用264.1 PLC概述264.2 本系统中PLC的选型与特点274.3 PLC控制系统设计274.3.1 PLC的I/O分配274.3.2 PLC接线图33第5章PLC控制程序设计345.1 PLC软件概述与提升机PLC控制要求345.2 程序设计355.3系统抗干扰措施40结论42辞43参考文献44附录46外文资料翻译47前言在煤炭生产中提升机担负着提升煤炭、岩石、下放材料、升降人员和设备的任务，是联系井上与井下的唯一途径，素有矿井“咽喉”之称。

某矿井提升机变频调速电控系统技术培训教材

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、调速范围广、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 ,用途及适用范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。

基于PLC的矿井提升机变频调速系统设计

优秀设计题目: 基于PLC的矿井提升机变频调速系统设计院系名称：电气工程专业班级：学生姓名：学号：指导教师：教师职称：摘要矿井提升机是矿山最重要的设备，肩负着矿石、物料、人员等的运输责任。

传统的矿井提升机控制系统主要采用继电器-接触器进行控制，这类提升机通常在电动机转子回路中串接附加电阻进行启动和调速。

这种控制系统存在可靠性差、操作复杂、故障率高、电能浪费大、效率低等缺点。

针对这种情况采用PLC 与变频器相结合的控制方案对原有电控系统进行改造，提高整个电控系统安全可靠性、控制精度及调速性能。

因此，对矿井提升机控制系统进行研究具有现实意义，也是国内外相关行业专家学者的一个研究课题。

本文针对提升机控制系统中存在的上述问题，把可编程序控制器和变频器应用于提升机控制系统上，并在可行性方面进行了较深入的研究。

事实表明，采用该控制系统，使提升机工作可靠，使用方便，同时具有动态显示的功能，节能效果明显。

关键词：矿用提升机；变频调速；矢量控制；可编程控制器Title The Freouency Conversion Use on The Speed Adjustment of Shaft Hoist on The Basis of PLC ControlAbstractThe shaft hoist is the foremost equipment of mines，it is widely used to transport the materials，staff and equipment.The traditional shaft hoist control system is always controlled by the relay-contactor，and adopts the methods of connect series additional resistant in rotors winding loop to start and adjust speed. The system has many disadvanges such as bad reliability，complicated operation，high fault rate，large energy –wasting and low efficiency. According to this kind of condition, we adopt PLC and Transducer to reform for original control system, so as to raise the safety, reliability, control precision and speed regulation performance of the whole electric controlled system. So,carrying on the research on the shaft hoist control system has realistic meanings，and it is a subject for research by relevant experts and scholars，both at home and abroad.To these questions existing in the shaft hoist contro1 system，the paper applied PLC(Programmable Logic Controller)and frequency converter to the system,and carried on deeper research in feasibility. The fact indicates，adopting control system，the shaft hoist works reliably，easy to use，energy-saving well，and have dynamical shown function.Keywords：Shaft hoist；Frequency conversion；Vector control；PLC目次1 绪论 (1)1.1课题概述 (1)1.2国内外矿井提升机的发展状况 (1)1.3本文内容及研究的意义 (5)2 矿井提升机调速控制系统的设计 (8)2.1矿井提升机对电气控制系统的要求 (8)2.2提升机调速控制系统方案设计 (10)3 PLC在提升机变频控制系统中的应用 (17)3.1PLC概述 (17)3.2本系统中PLC的选型及特点 (17)3.3PLC控制系统设计 (18)4 变频调速系统 (23)4.1变频调速的发展及在提升机系统中的应用 (23)4.2变频调速基本原理 (24)4.3变频器的选择 (26)5 PLC控制程序设计 (30)5.1PLC软件概述及提升机PLC控制要求 (30)5.2程序设计 (30)5.3系统抗干扰措施 (34)结论 (35)致谢 (36)参考文献 (37)附录 PLC接线图 (39)1 绪论1.1 课题概述矿井提升机是机、电、液一体化的大型机械，广泛用于煤炭、有色金属、黑色金属、非金属、化工等矿山的竖井、斜井，是生产运输的主要工具。

基于PLC的矿井提升机变频调速控制系统设计

基于PLC的矿井提升机变频调速控制系统设计摘要本文针对提升机控制系统中存在的上述问题,把可编程序控制器和变频器应用于提升机控制系统上，并在可行性方面进行了较深入的研究。

根据提升机的运行特点,控制系统采用工控机监控提升机变频调速系统, PLC控制系统、变频调速系统等组成。

为了提高系统的可靠性，对提升机各种物理量及控制单元进行控制监控。

提升机的动态监测由工控机或触摸屏和组态软件组成.用户在组态环境中完成动画设计、设备连接、编写控制流程和工程所需要的信息报表以及结果打印等。

主控系统采用PLC系统,硬件简洁、软件灵活性强、调试方便、维护量小,配合一些专用电子模块组成的提升机控制设备,可供控制高压带动动力制动或低频制动等。

同时能检测各电机故障现象并送往上位机显示。

减少了传统继电器接触式控制系统的中间环节，减少了硬件和控制线，极大提高了系统的稳定性，可靠性。

矿用提升机调速系统改造及运行状态监测的开题报告

矿用提升机调速系统改造及运行状态监测的开题报告一、选题背景及意义随着我国煤炭开采深度的不断加深，对于矿用提升机的控制及运行监测要求越来越高。

传统的提升机调速系统已经不能满足现代化煤矿的需要。

本开题报告旨在对矿用提升机调速系统进行改造，提高其控制精度及可靠性，并通过运行状态监测技术实时监测矿用提升机的运行状态，减少故障发生率，保证煤矿安全生产。

二、研究内容1. 矿用提升机调速系统改造技术研究通过对现有提升机调速系统的分析，研究各种调速器及其对提升机速度控制的影响。

通过改造现有调速系统，提高其控制精度及可靠性，从而保证提升机的顺畅运行。

2. 运行状态监测技术研究运用振动监测、声音分析、温度监测等技术，实时监测矿用提升机的运行状态，及时发现异常情况并采取措施，降低故障发生率，保证煤矿安全生产。

3. 调速系统及运行状态监测系统的设计及实现根据上述技术研究的结果，设计改进后的调速系统及运行状态监测系统，并依据实际工程需求进行实现。

4. 测试及验证通过实际测试，验证改进后的调速系统及运行状态监测系统的有效性，检验其在不同工况下的性能表现。

三、研究方法1. 理论分析法：对现有提升机调速系统及运行状态监测技术进行理论分析。

2. 实验测试法：通过对改进后的调速系统及运行状态监测系统进行实际测试，验证其可行性。

3. 数据处理法：对测试得到的数据进行处理及分析，获得相应的结论。

四、预期成果通过矿用提升机调速系统改造及运行状态监测的研究，可以达到以下预期成果：1. 提高矿用提升机调速系统的控制精度及可靠性，保证其在不同工况下的稳定运行。

2. 研究和应用运行状态监测技术，提高矿用提升机的故障诊断效率和安全性。

3. 设计实现改进后的调速系统及运行状态监测系统，提升煤矿生产的自动化程度。

4. 通过实际测试及验证，得出结论，并为煤矿提供科学的技术支持。

五、可能存在的问题及解决方案1. 实验测试过程中设备老化影响测试结果，解决方案：对设备进行维护保养，保证其正常运行。

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矿井提升机调速系统的现状与发展趋势
侯成滨，10055109
(山东工商学院信息与电子工程学院，山东省烟台 264000)
摘要：在煤矿生产中，矿井提升机起着非常重要的作用，它是矿山生产的关键设备。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，本文研究矿井提升机的调速系统，了解我国提升机调速系统的现状与未来的发展趋势。
关键词：提升机；调速性能；现状；发展趋势。
1.引言

矿井提升机作为井上井下的唯一输送通道，其运行性能的好坏与优劣不仅直接影响到
矿山的生产效率，而且影响到矿山的生产安全，同时它也是矿山机电自动、智能化发展水平
的显著标志，是数字化矿山建设的重要组成部分。矿井提升机属往复运动的生产机械，且
其负载为位能型负载，其对电控系统要求比较高，所以它的电气传动及控制一直是各国电气
传动界的一个重要研究领域。
2.调速系统的现状

矿井提升机是煤矿，有色金属矿生产过程中的重要设备。提升机的安全、可靠、有效
高速运行，直接关系到企业的生产状况和经济效益。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。所以提升机调
速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。电气控制方式在很大程度
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。随着矿井提升系统
自动化，改善提统的性能，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。
2.1.四象限可逆PWM变换器
对于晶闸管-电动机调速系统，由于晶闸管的开关频率低，因而输出电流存在谐波分量，
转矩脉动大，限制了调速范围；深度调速时，功率因数低，调速范围窄。PWM变换器直流调
速系统有较高的动态性能和较宽的调速范围，其综合性能明显优于相控方式，且主电路结构
简单，需要的功率器件减少，电枢电流容易连续，谐波减少，电机的损耗和发热都大大减少；
低速性得到改善，稳速精度提高，因而调速范围增大；电网的功率因数增大。
下图是可以四象限运行的PWM变换器。由于电枢电压的极性和电枢电流方向都可以通过
开关来改变，因此该变换器可以方便地实现电机的正、反转，以及启，制动等四象限运行。
上述四象限可逆PWM变换器的控制可以采用单极性控制和双极性控制两种方式。
四象限运行的PWM变换器
电动机正常电动状态处在第一象限（正转、电动），发电（制动）再生运行在第二象限（正转、发电），
反转电动状态处在第三象限，第四象限反向制动。

2.2.我国矿井提升机的现状
在煤矿生产中，矿井提升机起着非常重要的作用，它是矿山生产的关键设备。提升机电控装
置的技术性能，既直接影响矿山生产的效率及安全，又代表着矿井提升机发展的整体水平。
目前，矿井提升我国机90%以上是采用单机容量在1000KW以下传统的交流异步电机拖动，
采用转子串、切电阻调速，由继电器—接触器构成逻辑控制装置。其中多半为电动机—发机
组(F-D机组)供电，采用晶闸管整流传动(SCR-D)的只占一部分。传统交流拖动系统的显缺
点是：调速性能差，调速时能量要大量消耗在电阻上，给定方式落后，控制精度低，安全保
护和监测环节不完善，安全可靠性差，维护工作量大，而且运行不经济。由于异步电动
机在低速运行时特性曲线软，在次同步状态下无法产生有效的制动力矩，因而难于准确地控
制提升机的停车位置。目前多采取动力制动或低频拖动加制动的方式来完成减速、爬行和停
车。目前在用的动力制动及低频电源大多数为采用模拟技术控制的晶闸管装置，仍存在调试
困难、维护量大的问题。传统交流电控系统可靠性差的另一原因是安全保护、闭锁及监
测系统不完善，均为单线系统，且与控制系统相混联，多数共用一套线路，互相影响。1986
年以来，针对制约提升安全的主要环节，陆续增设了深度指示器、自动减速、限速等安全监
测及后备保护功能，初步实现了对提升容器的定点位置监测及几项重要安全保护的双线制，
使提升安全状况有所改善。在实施提升机电气控制系统技术改造时，即要有超前一步的意
识紧盯国际先进水平，也要考虑我国国情，依靠自己的力量，加强与先进国家的合作，采取
引进、消化吸收、合作生产、联合改造等多种形式，实现符合中国国情的煤矿提升机电控系
统现代化。

3.调速系统的发展趋势
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。
2)大功率变频调速电控提升机其效率可达98%,国内正在组织研究这种系统,不少院校和研
究单位都在着手研制。如天津电气传动研究所已研制了一台300kW的变频调速装置。
3)可编程序控制器在提升机电控系统的应用可编程序控制器由于可靠性高,抗干扰能力强,
实现继电逻辑十分容易,且简单易掌握,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。有不少单位都在着手研制,如焦作矿

VD4 VD3 VD2 VD1 VT4 VT3 VT2
VT1
US
M
务局、韩城矿务局均用可编程序控制器对TKD电控系统进行改造,已投人正常运行和使用,
已经显示出了很强的生一命力。这是今后一段时期乃至几十年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。当然,如何解决转子串电阻调速消耗大量能量
的问题有待于进一步研究。

参考文献
1. 余发山.国内外矿井提升机的现状与发展[J],煤矿机电，1995.3.
2. 何晓群.矿井提升机调速和控制技术发展现状与趋势[R],第19界全国煤矿自动化与信息化学术会议，
中国矿业大学.