煤矿提升机电控系统改良优化研究

提升机是煤矿井下和地面运输物质的重要设备,其电控系统运行的可靠性对安全生产有着十分重要的影响。目前,煤矿提升机已经采用PLC和变频器进行控制,实现了自动化运行。但是,煤矿提升机电控系统仍存在一些问题,主要体现为监控不够全面和故障判断不准确。针对这些情况,对煤矿提升机电控系统进行智能化改造以提高其性能。研究可以为煤矿提升机电控系统改造提供一定的借鉴。

基于PLC的煤矿提升机电控系统优化

煤矿提升机的工作特点决定了由继电器构成的电控回路不能完全满足可靠性要求。设计了冗余结构的双PLC电控系统,软件采用冗余设计、N程序设计和弃权规则等思想,进一步提高了电控系统的可靠性。

单绳缠绕式矿井提升机制动瞬态冲击抑制策略

在矿井提升机的制动控制中,制动瞬态冲击是影响矿井提升机安全可靠运行的关键问题。由于受到技术和经济成本的制约,目前包含贴闸/压紧的制动过程全程采用力闭环控制,这不可避免地导致闸瓦与闸盘刚性接触时的制动力瞬态冲击问题。针对矿井提升机制动瞬态冲击问题,文中提出了一种基于滞回切换原理的混合贴闸/压紧制动控制策略。首先,分别利用非奇异快速终端滑模控制和反步控制设计了贴闸和压紧控制器;其次,为达到快速贴闸的目的,设计了一种基于离散积分器的在线贴闸轨迹再规划方法,有效地减小了制动器贴闸时间;然后,为实现由贴闸控制到压紧控制的安全切换,利用滞回切换原理,制定了混合贴闸/压紧控制稳态切换策略,大大减小了制动力瞬态冲击;最后,为验证提出方法的有效性,选择传统全程力闭环控制策略C1与混合贴闸/压紧直接切换策略C2作为对比方法,在单绳缠绕式提升试验台进行了对比实验,从贴闸时间、制动力最大跟踪误差和提升钢丝绳最大张力3个方面对实验结果进行了分析。实验结果表明:相较于C1控制策略,提出制动控制策略的贴闸时间缩短了64.5%,钢丝绳张力峰值减小了41 N;相较于C2控制策略,提出制动控制策略的制动力冲击减小了90.3%,钢丝绳张力峰值减小了88 N。上述结果表明本文提出的方法能有效改善制动瞬态冲击,减小制动空动时间,提高制动系统安全性,同时本研究也为一类需要混合力/位置控制的电液伺服系统提供了一种有效的解决方法。

矿用提升机电控系统智能化设计及应用分析

针对提升机所用的传统电控系统存在控制效率低、精度差、运行安全可靠性差等不足,为有效解决上述问题,本文基于提升机系统的主要结构,通过应用PLC可编程控制器,高压变频器及上位机等设备,创建了新的提升机智能电控系统,经应用高压变频器来优化改造原调速系统,电动机实现了平滑调速,应用上位机与PLC合理结合,提升机实现了变频调速,改造后不仅提升机电控系统的自动化、智能化水平显著提升,而且提升机运行更节能、更高效,取得了较好的应用效果,可为类似工况下提升机电控系统的改造提供参考。

矿用提升机智能调控系统的改造研究

针对山西某矿现用提升机控制系统存在的协同性差、控制效果差、自动化智能化水平低、安全隐患大等问题,应用变频控制技术与智能调控技术改造了该提升机控制系统,设计了变频调速控制系统方案,并进行了应用分析。结果表明,经改造优化后,该提升机协调性更好,控制效能提升,控制安全性更好,能很好地满足矿井安全高效提升需求,取得了较好的应用效果。该研究可为类似工况下传统提升机控制系统的变频智能调速改造提供参考。

矿井提升机调速系统优化

针对矿井提升机调速系统存在调速能力差、抗干扰能力不足的问题,通过建立大功率电励磁同步电机调速模型,设计交-直-交变频控制策略、设计双绕组串联容错控制策略、基于自抗扰控制策略设计提升机零速悬停方案进行优化,并进行了现场应用。结果表明,优化后的矿井提升机调速系统可满足煤矿安全规程及设计要求,达到提升调速及抗干扰能力、安全可靠运行的目的。

基于数字孪生的智能控制技术在煤矿提升系统的设计及应用

智能化矿井是煤矿发展的必然趋势。通过数字孪生实现矿井提升系统的数字智能化人机交互,应用于矿井各设备系统及采掘工作面。介绍了数字孪生技术在煤矿提升系统智能化控制方面的应用。通过控制系统、提升系统关键数据感知、AI视觉分析系统等设计,实现了矿井提升系统数字模型的建立及智能化控制的应用,实现了矿井提升系统的可视化操作与智能诊断,最终实现了智能控制和无人化管理。

基于LQR算法的矿井提升系统纵向振动抑制

针对矿井提升系统钢丝绳弹性特性以及外部扰动导致的系统纵向振动,设计基于精确模型的线性二次型调节器抑制振动。基于广义Hamilton原理,建立扰动激励下摩擦提升系统纵向振动方程,并利用实验数据对模型正确性进行验证,为线性二次型调节器设计奠定了基础。仿真表明,线性二次型调节器控制算法对于外部扰动引起的系统振动有很好抑制效果,且对于驻车制动引起的振动也可以快速衰减,振动加速度减少了59.87%,收敛仅需1.37 s。为提升系统的振动控制提供了可行且有效的理论基础,为相关工程实践提供了有力的支持。

基于PLC的煤矿提升机自动控制系统设计

煤矿提升机作为井上及井下煤炭、设备及人员的运输纽带,其控制系统的控制精度及调速性能决定了提升机的运行效率及可靠性。为进一步提高提升机运行性能及智能化水平,设计了一套基于PLC及变频器控制的煤矿提升机自动控制系统。系统采用PLC作为控制核心,有效提高系统可靠性、灵活性及扩展性,并采用矢量控制变频调速方案代替原系统转子串电阻调速,使得系统控制精度及调速性能得到进一步提升。

智能化控制在引水隧洞斜井提升机电控系统的应用

文章对滇中引水工程香炉山隧道2号施工斜井提升机普通电控、PLC及变频电控三种方案进行了详细分析研究,建立了基于双PLC控制的变频提升机电控系统,并进行了应用与关键技术实践验证。结果表明:将PLC控制功能与全数字变频技术相结合,极大提高了提升机运行的稳定性和可靠性,调速精度高,能够实现电机满功率向电网进行能量回馈。基于S7-300的双PLC主控制系统是整个控制系统的核心,能对提升机电控系统的实时运行状态进行采集,从而对电机进行精确、稳定的控制;通过位移传感器、摄像头等多传感器在线监测,实现了提升机系统闸瓦磨损监控、信号通信、视频监控与远程故障诊断。

煤矿永磁外转子矿井提升机变频调速控制系统设计

为了增强提升机变频调速系统对运行速度控制的稳定性,提高控制精度,缩短响应时间,设计一种基于自适应PID的煤矿永磁外转子矿井提升机变频调速控制系统。系统硬件包含可编程逻辑控制器和变频器,给提升机提供最大制动力矩,实时掌握变频速率;通过STEP7 V5.5软件编译系统程序,使用上位机展现变频调速信息,在调速控制功能内引入自适应PID算法,按照电机与流体力学原理明确变频调速规律,通过增强控制参数性能进行自适应修正,实现高精度变频调速控制目标。应用结果表明,该系统整体控制性能和运行性能较好,有效降低了提升机变频调速控制延时,变频调速控制精度较高、能耗较低且抖动较小。

水电站起重设备控制系统国产化运用研究

水电站作为国家重点战略能源基地,起重设备是水电站安全运营的关键设备,直接关系到水电站建设和运行的安全,国产化替换研究已经刻不容缓。该文介绍了水电站起重设备控制系统长期以来依赖国外技术的弊端,目前中国起重设备控制系统发展状况,国产化替换研究的目的和存在的风险,细致调研了起重设备国产化控制器件厂商,根据调研结果展开了择优选型和系统设计,通过负荷试验和可靠性能试验,验证了起重设备国产化替换方案的可行性。

变频调速器控制系统在煤矿提升机上的应用

针对提升机控制设备陈旧、自动化水平低、无故障预警以及实时监控功能等问题进行了改造与设计。首先对系统的组成与技术要求进行简要分析,结合某煤矿提升机实际情况提出控制系统的总体设计方案;对调速系统变频器进行选型与参数分析,并搭建控制电路,经测试达预期效果;采用PLC与Win CC组态软件完成系统监控系统与软件的设计,实现实时监控,提升了自动化水平。最后,对变频调速控制系统的应用效果进行了综合验证。

矿井提升机电液制动非线性控制方法

电液制动装置是矿井提升机最后一道安全保障设备,合理的制动控制方法是保障提升机安全运行的关键。以单绳缠绕式矿井提升机为研究对象,考虑钢丝绳柔性特性,基于拉格朗日方程构建了提升系统非线性制动控制模型。采用径向基函数神经网络估计制动过程罐道摩擦力、非定常扰动、建模误差等不确定性,结合反步设计原理提出了基于模型的矿井提升机电液制动非线性控制方法,引入自适应更新律对神经网络权值进行在线调节,增强了设计控制方法的鲁棒性。搭建了矿井提升机制动模拟实验台并开展了对比实验,实验结果表明,与传统制动控制策略相比,提出的方法能够有效改善提升机制动平稳性和安全性。

基于PLC的煤矿提升机变频调速系统研究

将先进的PLC控制技术和变频调速技术应用到煤矿提升机工程实践中,设计了变频调速控制系统。系统以PLC控制器为核心,同时辅助其他外围硬件设施,实现提升机运行状态监测和运行速度精确稳定控制。系统中选用的是FX2N系列PLC控制器,对传感器和行程开关的数量及安装位置等进行了详细设计。PLC控制软件程序方面基于模块化思想设计,重点对控制子程序、深度和速度检测子程序、模拟量信号采集子程序进行了设计。将变频调速系统应用到工程实践中,达到了预期效果,使得设备的故障率降低了15%,节能效果提升了20%,安全效益和经济效益显著。

矿井提升机恒减速控制系统研究

为提高矿井提升机的效率即安全性能,降低提升机使用过程中断绳、过卷等安全事故的发生,设计优化了一种矿井提升机的恒减速控制系统,并将优化的矿井提升机运用到某大型煤矿中进行试验。试验显示,优化后的矿井提升机能够在5 s内减速至0,提升效率提高15%,矿井提升机制动稳定、波动较小,满足矿井工作要求。

煤矿提升机主控制系统的分析与研究

为了解决竖井煤矿提升机系统控制精度低、保护性能弱、监测环节不完善、操作维护不方便的问题,在ABB公司AC800M系列的PLC控制器的基础上研究了提升机主控系统设计技术,通过分析煤矿提升机主电控系统的传动单元、提升控制保护单元、行程监视单元和闸控单元的技术要点,全新研究出一款将各功能单元相互融合以及综合管控的提升机主控制系统。

矿用提升机变频调速控制系统设计

提升机作为煤矿重要的井上井下人员及物资重要传送设备,其调速性能及节能特性对于煤矿安全高效生产具有重要影响。针对传统煤矿提升机调速系统调速性能及稳定性较差、能耗过高、系统维护成本大等缺陷,设计了一套基于PLC控制及交流变频器驱动相结合的矿用提升机变频调速控制系统,通过高效交流变频器可有效提高系统调速过程的稳定性及节能效果,对于提升机性能提升具有实际意义。

矿井提升机安全控制装置研究

针对矿井提升机存在的安全性差、保护系统薄弱的问题,设计基于多重保护的矿井提升机安全控制装置。在简要分析矿井提升机安全控制装置的基础上,重点分析了电控部分安全保护、PLC部分安全保护、操作保护系统可靠性设计方案,并完成试验验证。结果表明,该矿井提升机安全控制装置满足设计要求,提升了矿井提升机的安全性能,有助于提高矿井提升机运行效率和安全系数,具有较好的社会经济价值。

振动监测技术在煤矿提升系统中的应用研究

为解决陈四楼煤矿主井提升系统缺少轴承振动监测的问题,通过采用传感器采集各轴承振动时电流信号,经PLC处理、转换成实际工程值,并在原有组态界面中增添振动监控画面,实现轴承振动连续监测及超限报警。实践证明,该技术能够实时监测轴承运行状态,及时发现潜在故障,确保提升系统安全运行。