概述

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、可靠运行，直接关系到企业的生产状况和经济效益。这种拖动系统要求电机频繁的正、反转起动，减速制动，是典型的摩擦性负载，即恒转矩特性负载。以前主要是以内齿轮绞车(机械拖动), 液压绞车(液压拖动)和交流异步电机转子串电阻调速绞车(电气拖动)等几种类型为主。斜井提升机的动力由绕线式电机提供，采用转子串电阻调速。

斜井提升机的机械结构示意如下图所示：  

目前大多数中、小型矿井采用斜井绞车提升，传统斜井提升机普遍采用交流绕线式电机串电阻调速系统，电阻的投切用交流接触器-晶闸管控制。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 路所串电阻的上产生相当大的功耗。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；电阻上消耗的转差功 率大，节能较差；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。因此原系统在安全可靠性、调速、节能、操作、维护等方面都不同程度的存在缺陷。自从有了变频绞车后，使斜井绞车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. ZF系列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。
   
3. 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。
   
4. 操作简单、运行安全稳定、故障率低、基本免维护。
   

变频系统组成

为克服传统交流绕线式电机串电阻调速系统的缺点，采用变频调速技术改造提升机，可以实现全频率（0~50Hz）范围内的恒转矩控制。对再生能量的处理，可采用价格低廉的能耗制动方案或节能更加显著的回馈制动方案。并在设计过程中对液压机械制动、二级制动阀和变频器的制动加以整合。 

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。

变频绞车电控系统可简单地划分为：变频调速系统(变频器+制动单元+制动电阻箱)；PLC控制系统司机台；

绞车机械系统组成如图1所示：

系统特点

1. 双线制:PLC控制系统主要由两套PLC系统组成。PLC1作为主控系统，PLC2作为监控系统。每套PLC系统都带有各自独立的位置检测元件（轴编码器）。正常工作时，两套PLC系统同时投入运行，实现了绞车的“双线制”控制与保护。为了确保两套PLC系统能同步工作,在PLC1内对两套PLC系统的位置信号和速度信号进行实时比较，一但偏差过大，就会立即报警。两套PLC系统主要是以通讯的方式进行数据交换
   
2. 应急方式:如果有一套PLC出现故障或其位置检测元件出现故障，则可在“应急1”或“应急2”方式下，由单套PLC继续工作。绞车在应急方式下工作时，应有的保护并没有缺少，只是没有了“双线制”。但为了保证绞车运行的安全可靠性，将运行速度降为半速。如果两套位置检测元件出现故障，绞车只能以不超过0.5m/s的速度运行。
   
3. 双路速度源：控制系统中的实际速度来自变频器和轴编码器两个不同的速度源,参与控制和超速保护的实际速度取自两者的最大值。
   
4. 位置控制:PLC自动产生以行程为自变量的速度给定v(s)，等速段以后的速度给定实行v(t)与v(s)双重给定，在两者不一以行程给定v(s)为主。
   
5. 半自动操作方式:与传统意义上的半自动操作方式不同,是利用司机台上的“速度选择开关”来同时控制绞车的运行速度与工作闸的开闭,特别适用于斜井绞车的运行情况。
   

提升机工作过程 

提升机经过变频调速改造后，系统的工作过程变化不大。前后推动手柄时，可带动编码器转动，将脉冲数送给PLC高速计数端，在一定的范围内对变频器进行无级调速。还可给出“手柄零位”，“正向”，“反向”接点。不管电机正转还是反转，都是从矿井中将煤拖到地面上来，电机工作在正转和反转电动状态，只有在满载拖车快接近井口时，需要减速并制动，提升机工作时序图如下图所示。