时间：2022-04-07 09:39:41
摘 要：JTDK-ZN-01S型交流提升机电控系统采用性能优越的进口PLC可编程控制器作为主要控制器件，两套PLC相互冗余，构成安全回路双线制，且冗余量不低于20%。运用软件化的设计思想，能用软件实现的功能，决不用硬件，提高了系统的稳定性，大大减少了系统的硬件故障。采用了RS485 串行通讯的现场总线技术，仅用一根屏蔽线即可完成通讯功能，实现了控制的智能化。在提高系统可靠性的同时，省去了大量的控制接线，具有安装调试简单，使用维护方便等一系列优点。
关键词：副井绞车 电控改造
本矿副井提升绞车电控装置原采用天津电气控制设备厂生产的JKMK―PC型绞车电控装置，自2000年5月安装并投入正式运行，至今已有六年多的运行时间，一是电控部分大量的元器件已到使用期限，部分元件已损坏；二是原来的电控系统生产厂家已倒闭，配件供应不及时；三是PLC内部控制程序多次出现丢失现象，程序丢失后只能临时采用高压开车，给副井绞车的安全运行带来很多问题，因此经矿多方面调研论证，确定采用JTDK-ZN-01S型交流提升机电控系统，对副井绞车电控进行改造。
1. 电控系统技术特点
（1）现场总线技术
系统采用了RS485 串行通讯的现场总线技术，仅用一根屏蔽线即可完成通讯功能，实现了控制的智能化。在提高系统可靠性的同时，省去了大量的控制接线，具有安装调试简单，使用维护方便等一系列优点。
（2）全数字化设计
该系统将轴编码器应用于绞车电控，实现数字化的行程、速度、给定、油压等，其中数字化的主令控制器和手闸控制器具有控制准确、操作方便、故障率低等特点。
（3）软件化的设计
本系统运用软件化的设计思想，能用软件实现的功能，决不用硬件，提高了系统的稳定性，大大减少了系统的硬件故障。
（4）模块化设计
本系统运用模块化的设计思想，将系统多个功能集成为不同的电路模块，如语言报警模块、可调闸模块、电流检测模块、功率检测模块、电源模块等，缩短了故障的处理时间。
（5）冗余化设计
采用性能优越的进口可编程控制器作为主要控制器件，两套PLC相互冗余，构成安全回路双线制，且冗余量不低于20%。
（6）抗干扰设计
按照抗干扰的设计原则，在输入、输出、电源等方面有针对性地实施了抗干扰措施，完全符合GB/T13926电磁兼容性要求，整套系统独家通过电兼容性试验，使得系统安全可靠。
（7）完善的防雷系统
主控台内设置有完善的防雷系统，采用德国OBO公司设计生产的防雷器，有效地提高了系统抵抗自然灾害的能力。
（8）工业控制人机界面
该系统将工业显示屏应用于电控系统，显示绞车的各种静、动态参数，如速度、行程、油压、速度图、力图、打点次数及各种开关量的状态。此外显示屏中设置了故障记忆和故障态，以便查寻提升机的故障状态和故障原因，方便简洁。
（9）UPS电源
采用具有正弦波特性、功率容量充分大的不间断电源为控制回路供电，①保证了系统电磁兼容性指标的实现；②当发生突然停电，保证了二级制动的有效性。
（10）语言报警
本系统设计了安全回路控制接点动作记忆电路，一旦安全回路动作，引起动作的各种故障被记忆下来，并连续不断地用语言播放故障位置，大大缩短了故障的查找时间。
（11）多种运行方式
提升系统能完成提升机手动、自动、检修、故障开车等各种运行方式的控制要求。
2. 系统配置
本电控系统按照结构标准化、产品系列化、性能现代化、体积小型化进行产品设计，对于提高矿井自动化、安全保障能力，以及矿井现代化管理水平具有十分重要的现实意义。此外对于减少设备维修费用，减轻工人劳动强度，降低能源消耗和噪音污染，提高矿井生产效率等方面，将会产生很大的社会经济效益。系统设备特性如下：
（1）智能型全数字交流主控台（JTDK-ZN-ZKT）
（2）智能型高压低频换向柜（JTDK-ZN-GHP）
（3）全数字无环流低频电源柜（JTDK-PC-DPY）
（4）智能型可控硅调速柜（JTDK-ZN-SCR）
（5）高压馈电开关柜（KGS1）
（6）低压电源柜（JTDK-ZN-DYG）
3. 系统的主要技术性能
（1）提升机的运行方式
提升系统能完成提升机自动、常规、手动、故障开车等各种运行方式的控制要求。
（2）数字行程监控器
数字行程监控器由PLC、轴编码器构成。轴编码器将脉冲信号送入PLC中，经PLC逻辑运算处理转换成提升机钢丝绳线速度和容器行程位置，形成各种操作信号、保护信号和按行程给定的速度给定曲线。
主控PLC与监控PLC之间相互保护、相互监督，并能完成如下功能：
1）实现PLC故障状态下的低速开车功能；
2）实现数字行程给定功能，定位精度≤1cm，并实现数字行程罐位显示；
3）具有对编码器进行同步校正的功能；
4）PLC行程监控器可以很容易地进行参数的整定以适应变化的工况（如变化了的速度、深度等）。
（3）提升控制
系统优秀控制部分采用两套模块化工业微机―FX2N可编程控制器，该型可编程控制器具有指令众多，功能强大，配置灵活，使用简单，工作可靠，可以和管理计算机联网，并能完全满足矿井提升工艺过程要求。
1）选用日本三菱公司的FX2N 型PLC；
2）主控PLC应用软件能完成提升机手动、自动、常规等运行方式的控制要求；
3）完成提升机运行工艺要求的控制功能；
4）实现对调速系统按速度给定的控制；
5）实现完善的保护功能，对于等速段超速、减速段过速、过卷等安全保护具有多重保护；
6）保护功能按下列三类设置：立即施闸的紧急停车、完成本次提升后不允许再次开车的功能，即一次提升、自动减速后施闸停车。
7）可在线或离线修改用户程序；
8）采用全数字工作闸和主令控制器，采用脉冲编码器来实现，使得控制准确度高、操作轻便、故障率低；
9）留有与矿井生产管理系统联网的接口。
（4）安全保护
系统的安全回路有两套，一套由主控机PLC，另一套为监控机PLC，实现PLC的相互冗余。系统的主要保护有：
立即施闸类保护，发生下列各类故障时，系统能立即进行完全制动停车，并发生声报警：提升容器过卷、减速段过速保护、等速段超速保护、提升容器接近井口速度超过2m/s、错向保护、给定方向记忆、深指失效保护、通讯错误、高压失压跳闸保护、制动油过压、轴编码器失效。
终端施闸类保护，完成本次提升后不允许再次开车的保护，即一次提升：润滑油欠压、润滑油超温、制动油超温。
自动减速后施闸类保护，发生下列各类故障时，系统自动降低速度，然后再施闸停车，并发出声报警：信号电源欠压、制动油故障、主电机超温、闸瓦磨损、闸盘偏摆、弹簧疲劳等。
（5）制动控制系统
提升机制动控制系统由PLC、安全继电器、脚踏动力制动和可调闸模块组成，其主要功能是：
1）当系统发生故障导致安全回路断开时，PLC利用采集来的速度信号和油压信号，对液压站制动电液阀进行PID闭环控制，以实现液压站的减速制动功能。
2）当减速制动发生故障时，若提升机在井中，PLC直接控制安全阀和二级制动阀动作，实施二级制动控制；若提升机接近井口，则实施一级紧急制动。
4. 应用情况和效益
副井绞车电控系统自改造以来，运行效果良好，未出现任何问题，2006年11月经山东省机电设备检测中心性能测试，各项指标均满足相关标准要求，极大地提高了副井安全运行的可靠性。该系统改造对于提高矿井自动化、安全保障能力，以及矿井现代化管理水平具有十分重要的现实意义。
摘要：以往的煤矿生产中采用小绞车作为运输工具，小绞车在运输过程中需要多次转运，且需要投入大量人力、物力，使煤矿的生产任务变得繁重。在这种情况下，无极绳连续牵引绞车应运而生，为煤矿生产提供了极大的便利。文章从无极绳连续牵引的工作原理、基本构成和重要意义出发，论述了无极绳连续牵引绞车在煤矿生产中的应用。
随着煤矿机械化水平的提高，对煤矿采区内部斜巷运输的安全性、快速性、经济性、高效性提出了更高的要求。推广使用先进的运输装备，提高运输管理水平是当前煤矿斜巷运输管理的重点和难点。无极绳牵引绞车是一种实用的新型辅助运输装备，具有结构紧凑、操作方便、可靠性高等优点，适用于长距离、多变坡、大吨位工况条件的普通轨道运输，主要用于煤矿井下工作面顺槽和掘进后配套运送生产所需材料、设备，无极绳运输设备简单，使用范围广泛，是当前调度小绞车的替代产品。无极绳连续牵引绞车在煤矿生产中的广泛应用，大大减少了运输过程中的多次转运，节约了大量的人力、物力资源，极大地提高了煤矿生产效率，下面对无极绳连续牵引的工作原理、基本构成以及重要意义方面进行了细致的分析。
1 无极绳连续牵引绞车在煤矿生产中应用的工作原理
1.1 工作原理
无极绳连续牵引车由绞车、张紧装置、梭车、尾轮及沿途各种绳轮组件等通过钢丝绳构成一个完整的运输系统。无极绳连续牵引绞车主要由电机提供动力，采用减速机或变速箱和一对渐开线圆柱正齿轮转动，通过无极绳连续牵引绞车滚筒的旋转，借助钢丝绳与滚筒之间的摩擦力而达到传送重物的目的。
1.2 列车编组形式
无极绳连续牵引绞车有两种主要编组形式：一种是在梭车碰头上串列2～4节矿车，运输支护材料和配件等辅助材料的散料运输编组；另一种是工字钢长料车和重型设备运输，包括工字钢和水管等长型材料，也可整体运送大型设备。
1.3 工作条件
无极绳连续牵引绞车有很大的工作条件限制，所以使用无极绳连续牵引绞车应提高注意：第一，矿用普通轨道的质量要满足运送大型设备的要求。如果矿用普通轨道不能满足这个要求，将对大型设备运输的安全性造成极大隐患；第二，坡度平缓过度，垂直曲线半径不得小于15m。这个同样是硬性规定，只有坡度的平缓度满足要求，才能使无极绳连续牵引绞车对煤矿的生产顺利进行；第三，整体轨道必须顺直，同时避免阴阳轨道出现，并且轨枕间距应在500～600mm之间；第四，巷道坡度大于10°或水平转弯角度大于20°时需加装防掉道护轨；第五，水平拐弯处的曲线半径不可以小于9m且弯道处不得有变坡或道岔；第六，对于采区上下坡和集中轨道巷等道岔较多的巷道，为了有效保证副绳能够顺利通过，需要在道岔处使用木轨枕；第七，绞车安装位置，巷道宽度一般在3～4m之间。
1.4 适用环境
无极绳连续牵引绞车引起工作条件特殊，在进行煤矿生产时，也要根据环境的变化做出适当的调整，下面就适用环境情况加以具体说明：第一，无极绳连续牵引绞车对温度的要求一般在-10℃～40℃；第二，无极绳连续牵引绞车在煤矿生产中会产生大量的污染，对此，无极绳连续牵引绞车的使用应不影响到周围的环境；第三，要在相对环境湿度不超过85%（+25℃），海拔高度不超过1000m的条件下工作。当海拔超过1000m时，需要考虑到空气冷却作用和介电强度的下降，选用的电气设备应根据制造厂和用户的协议进行设计或使用。
1.5 安全性
无极绳连续牵引绞车较传统意义上的小绞车有很大的进步，它通过无极绳对绞车的联系牵引可以实现顺利、便捷的长途运输，可以有效避免像小绞车在运输过程中摘掉挂钩可能发生的一系列隐患，极大提高无极绳连续牵引绞车在煤矿生产中的安全性，同时又可提高工作效率，降低投入成本。
2 无极绳连续牵引绞车的基本构成
2.1 绞车
绞车是无极绳牵引绞车系统的最基本和最重要的构成，是整个系统的动力，采用机械传动，主要由电机、底座、减速器、滚筒部分、联轴器、制动装置和防护罩等构成。其中，电机可以为无极绳绞车提供动力。底座分为两个整体，由结构件焊接成整体，通过地脚螺栓与基础固定。减速器采用硬齿面齿轮。滚筒部分由主轴、主动轮及摩擦轮等组成。联轴器可用于联结电机和减速器制动装置包括电力液压块式制动器和手动带式刹车两套制动装置。防护罩主要起到防护作用。
2.2 梭车
梭车具有固定和储存钢丝绳的功能，主要用于连接矿车、平板车、材料车等，前后两端是碰头，碰头连接车组。梭车由车架、储绳筒、车轮组件等组成，用于巷道坡度大于7°或水平转弯角度大于20°时，需加装防掉道的卡轨器。梭车车架主要由车架体、碰头组成，车架两端是碰头，起到行走和承重的作用。储绳筒可储存钢丝绳，以备巷道延深开采或缩短运距之用。
2.3 张紧装置
张紧装置可以确保无极绳连续牵引车钢丝绳具有一定的张力。紧装置主要由框架、张紧绳轮、动轮组、转向轮、配重块和防护网等组成。可以吸收钢丝绳伸长的部分，也可以为绞车提供尾张力，使绞车可以正常牵引，避免钢丝绳在卷绳筒上打滑。如果无极绳连续牵引绞车有双向作用，则应在绞车上安装两个装进装置。
3 无极绳连续牵引绞车在煤矿生产中的应用
3.1 合理简化了运输系统
无极绳绞车进行直达运输，减少了运输过程中一些不必要的环节，减少了人力、物力的投入，避免了像小绞车运输中摘掉挂钩可能产生的安全隐患，极大地提高了无极绳连续牵引绞车在煤矿生产中的安全性。
3.2 无极绳连续牵引绞车适应性强
无极绳连续牵引绞车安全简便，并且操作简单。采用机械传动方式，设置两套制动系统，可靠性高，并且结构紧凑。按钮控制，操作方便，极大地降低了对操作工人素质的要求，降低了劳动强度。适用于各种运输的要求，可以根据运输距离的需要进行延伸，适应性非
常强。
3.3 无极绳连续牵引绞车用途广泛
无极绳连续牵引车既可使用在平路中，又可应用在上下山时，还可布置在集中轨道巷，又能为掘进后配套服务，应用非常广泛，不仅对煤矿生产，对其他工业也具有极大的应用价值。
4 结语
总之，随着科学技术的不断发展，推动无极绳连续牵引绞车技术不断取得突破性的进展，随着无极绳连续牵引绞车技术的不断革新和完善，定会在煤矿的生产与应用中取得更大的科学成果。
作者简介：吴印虎（1975-），男，山东曲阜人，山东裕隆矿业集团有限公司唐阳煤矿机电科副科长，助理工程师，研究方向：煤矿机电。
摘 要：文章以矿井绞车的运行管理为切入点，对煤矿绞车远程监测系统予以探究。首先对相关研究背景及理论依据加以概述，随后对绞车远程监测系统的方案设计与主要功能展开详实的论述，最后结合生产实例分析了远程监测系统的实际应用效果。
关键词：OTC；煤矿绞车；远程监测
中图分类号：TP274 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）15-0026-02
煤矿绞车作为其主副井提升的关键设施，是矿井生产运输有效运转所不可或缺的必要保障，其运行的安全与否对于矿井安全至关重要。但鉴于绞车运行环境的恶劣多变、操作运行方式的各异、设备维护人员水平的不一等实际问题，使得绞车运行管理不仅任务繁重且困难重重，这就对绞车运行的监测系统提出了极为严格的要求。过去，煤矿对于井筒绞车运行的监测多是采取直线管理网络，不仅方法单一，且缺乏有效的管理功能，所使用的监测系统也多缺乏通用性，往往是所使用的绞车一经更换就需要对整个系统进行重新布设，为矿井生产造成阻碍的同时亦增加了矿井运营成本。因此，研发一套高效且通用的低成本绞车远程监测系统，成为矿井发展的必然需求。
1 远程监测的原理与选择
矿井绞车的远程监测是指将绞车运行的实时数据采集后，通过电子网络传输到远处的服务器终端上，并通过服务器对所采集的数据加以运算处理后，获得能够真实反映绞车运行状态的信息参数，从而对绞车整体状况的良好与否加以判定。
在数据的搜集上，远程监测系统同现场运行监测系统的方式是基本相仿的。这也就意味着两者在系统的硬件构成上基本一致，不过鉴于远程监测系统需对所搜集的信息实施远程的传输，这就需要对数据输出量的大小加以考量，并对其他相关的网络问题进行分析和研究，如宽带设置、网速设定、网络堵塞的处理等，而这就要求必须创建一个有效的远程数据通信方式。
通常而言，完善的绞车运行系统其在不同的控制时期，多会配置各不相同的低层控制系统，诸如DCS、PLC、FCS等，这些控制系统不仅网络接口各有差异同时通信协议也不一致，这使得其彼此间数据的出书难以实现有效的衔接，必须借助第三方的机制对其进行相互的协调，从而实现对控制操作细节的屏蔽。而OPC技术正好可以有效满足这一需求，因此文章最终选定通过OPC技术达成远程监控所需的数据远程通讯。
2 绞车远程监测系统方案设计
2.1 系统框架构成
综合化的矿井绞车远程监测系统应当是对电子信息技术、网络通信技术、自控技术、传感技术、人工智能技术等诸多现代高新技术的科学化综合运用。一般而言，其多以网络通信技术与电子信息技术为优秀内容，为绞车各组成部件的运行提供远程的实时监控及维护等功能，在有效确保矿井生产正常进行的同时实现对设备运行可靠性的最大优化。绞车远程监测系统系统框架构成如图1所示。
2.2 现场硬件构成
现代化的绞车系统多是由数个相互衔接配合的模块所构成，系统通过不同的模块完成不同的动作命令以实现其功能的发挥。而为有效获取装备运行时的实时状态，绞车各个主要构成硬件中均装设有传感设施，借助其获得所需的数据信息。一般情况下，设备控制器内的数据包括状态信号、控制器信号等。其现场硬件的构成如图2所示。
2.3 软件系统构成
上世纪90年代以来，计算机系统的发展出现两种较为主流的趋势，其分别为封闭式系统向开放式系统的转变；集中式系统向分布式系统的转变。其各自的代表模式分别为B/S模式与C/S模式。两者各有自己的优势亦有独自的不足，所以在本次绞车远程监控系统的设计中选用B/S模式与C/S模式相互结合的混合式软件系统。
2.4 网络系统构成
一个完善的绞车远程监测系统由监测总服务器和数个现场PLC系统共同构成，运作时每个PLC系统负责对一台绞车的运行进行操控。整个系统最为关键的优秀是监测总服务器，借助其可实现对多个绞车运行数据的实时监测。现场的PLC系统则是整个系统的基础所在，其借由工业以太网将自己采集的数据信息远程传输给监测总服务器，服务器对数据进行处理后获得每台绞车运行的实时信息，并将所获得数据存储至数据库以备调用。现场PLC系统和监测总服务器两者相互协调构成一个完善的分布式监测系统，其构成如图3所示。
3 绞车远程监测系统功能模块
3.1 远程通讯模块
远程通讯模块共包含两个组成部分，其分别为数据通信服务器与数据通信客户端。其中前者主要功能为对客户端的现场数据进行搜集，并依据具体需求针对性的发送客户端程序。客户端与服务器之间借助OPC技术实现数据的传输通讯。
一般情况下，服务器的数据采集均是依据客户端实际需求进行，非需求数据服务器不予收集，同时服务器还会对所搜集的数据进行实时监控，一旦发现数据的变动，服务器会对数据进行重新采集并将其发送给客户端；后者可让使用者借由其实现对所需现场数据的动态搜集，这种方式有利于实现系统资源的优化利用。
3.2 系统管理模块
整个系统的管理功能划分为三种，分别为数据库管理、用户权限管理、用户管理。
3.2.1 数据库管理
远程监测系统在运行时，会在数据库中储存数量众多运行数据。为避免由于病毒感染、使用者误操作等原因而导致数据的丢失，在使用时必须对数据库中的信息进行及时的备份，以便在发生数据丢失现象时可以对数据进行还原。通常情况下，数据备份应在系统运行不忙碌时，依靠人工操作完成，备份的数据即可存储在数据库硬盘中，亦可依据使用者需求刻录到光盘或移动硬盘上。
3.2.2 用户权限管理
鉴于远程监测系统使用者在企业中所处职位的不同，系统可针对性的赋予系统用户各异的使用权限。譬如有的用户仅仅是进行设备运行状况的查阅、有的则需对系统软件进行编辑和维护等。借助灵活的权限管理能够在有针对性的满足不同使用者不同需求的同时最大限度的确保系统运行的安全、可靠，避免非法使用者的恶意登录。
3.2.3 用户管理
借助该功能可对远程监测系统的使用者及管理者进行自由的删减和增添。
3.3 报警模块
整个远程监测系统借由分布于各个设备组件上的传感器可实现对设备运行状态的实时监控，一旦发现数据异常情况，监测总服务器可立即向工作人员发出警报并对故障的位置及原因进行准确定位，并给出相应的解决意见，以便维修人员可以尽快地实现对故障的排除和修复，最大限度的确保矿井生产的正常进行。此外，该模块还会实时将相关故障信息存储到数据库中，对故障进行综合分析，避免相似事故的再次出现。
3.4 信息实时显示模块
远程监测系统可将采集到的绞车运行的实时信息借由表格、曲线图等多种形式予以显示。通常情况下实时信息包含有实时的数据显示和实时曲线绘图显示两部分。
3.5 Web信息模块
绞车远程监测系统可借助Web分布系统，将经由系统检测后的各类设备运行信息、报警信息、故障信息等实时信息或历史数据对外，使用者通过计算互联网即可实现对信息的远程查阅。
4 结 语
通过文中所述可知，将远程监测系统作为煤矿绞车操控的优秀手段对于实现矿井生产的自动化建设有着极为显著的推进作用，特别是在我国能源市场竞争日益残酷的今天，矿井生产自动化程度的高低一定程度上决定了企业能否实现自身的长久和可持续发展。作为一名矿山机电技术人员，我们理应全力投入到远程监测系统在矿井绞车控制中的应用推广，为实现企业生产效率与生产成本的双丰收提供助力。
摘要：提升绞车在煤矿系统中担负着提升运输任务，是矿井提升煤炭、矸石、材料及运送人员的关键设备。随着变频器不断发展和应用，变频绞车也在煤矿系统中得到推广应用，变频绞车能够实现无级调速、降低能耗、故障少、维护方便等良好效果，使煤矿绞车系统迈上了一个新的台阶。
关键词：变频绞车；提升系统；变频器；煤矿系统
我矿2012年在井下+150水平安装一套变频绞车JTPB-1.6×1.2/20电机功率160kW为六采区主下山提升服务。绞车机械部分由重庆远和矿山机械制造有限公司生产，绞车电控系统由洛阳源创电气有限公司生产的提升机变频控制系统。电控设备由变频控制柜、PLC控制柜、司机操作台等组成，于2012年8月2日调试完毕进行提升运行，系统实现PLC控制、变频调速，系统实现过卷、减速过速、急停、通讯故障、变频器故障、测速断线保护、制动油压过高、深度指示器断轴、松绳等故障的检测，并进行安全制动。
1 变频调绞车应用效果分析
1.1 节电效果好
据相关的调查资料显示，新型的变频调速器具有不同程度的能量回馈功能，能够在提升绞车下放的过程中将机械的能量转化为电能并顺利地输送到电网当中。同时，新型的变频调速器在运行过程中还能够有效消除和减少调速过程中电阻能耗所散发出的热量。改造后的变频绞车的节电率与改造前的变频绞车节电率提升了20%～25%。
1.2 安全性能高
新型的变频调速器在启动过程中对电流频率的要求较小，正常情况下，都能十分顺利地完成启动，起步的平稳性较之前也得到了较为明显的提高，运行速度受负载量变化程度的影响较小，安全性能在整体上得到了提高。
1.3 维修成本低
新型的变频调速器在运行过程中极少出现故障，即使出现故障也都是一些较小的问题，所需的维修成本较低，从而在侧面上减少了维修工作量。同时，由于新型变频调速器的节电效果较好，从而有效地避免了因电阻发热影响作业质量的现象。
1.4 工程量小
变频绞车机房峒室相对较小，比较简单，与老绞车相比可节省10平方米面积，土建工程量较小，费用较少。
1.5 设备简单
变频绞车设备相对较简单，安装调试方便。
2 变频器的工作原理
2.1 正常的逆变过程
逆变过程是绞车电机作为电动机运行的过程中的重要组成部分，主要由三个方面构成，分别为整流、滤波和正常逆变。正常逆变作为优秀部分，在变频绞车的运行过程中具有十分重要的作用和意义。通过对电机定子的供电频率进行调节，从而在根本上控制电压和输出，具有十分重要的调速作用。
2.2 能量回馈过程
能量回馈过程作为除正常逆变过程之外也是电动机运行过程中重要组成部分。主要是由整流、回馈逆变和输出滤波三大部分共同构成了电动机的能量回馈过程。回馈逆变作为整个能量回馈过程中最为关键的部分，直接左右和影响着能量回馈过程输出电压和电网电压相位的统计性和协调性。据相关调查数据指出，目前我国多数的矿区电业的平稳性较差，前后波动数值相差较大，因此变频绞车在矿区运行过程中，还需要在煤矿系统中增加一个特定的刹车部分，从而就能够在整体上提高变频器运行过程中的安全性和可靠性，将事故的发生几率控制在最小范围
之内。
3 变频器的选用
煤矿绞车提升的运行负荷比较大，具有较大惯性，负载的特点是启动时冲击很大，因此要求变频器有一定余量。同时，在重物下放时，会有能量回馈，因此要使用制动单元或采用共用母线方式。与其他传动机械相比对变频器有着更为苛刻的安全性能上的要求，它可以对所有交流电动机的优秀变量进行控制，并把定子磁通、转矩作为主要控制变量。高速信号处理器与先进的电机软件模型相结合使电机状态更新，对负载的变化和瞬时掉电，能做出迅速响应。我矿六采区绞车采用了洛阳源创电气有限公司开发的NX1-261A/690V变频器，与绞车主电机（型号YBPT355S-6，功率160kW，额定电压660V，额定电流170A，转速990r/min，功率因数cosφ0.88）相配套，运行过程系统安全可靠，保护齐全灵敏，满足《煤矿安全规程》要求，各项性能指标达到规程及设计要求。
4 注意事项
结合我矿在设备选型、安装调试、提升系统配套设施等方面，要注意的一些事项：
一是由于煤矿井下条件相对比较复杂，运行过程中负载变化也比较大，对提升绞车的要求，要有一定的过载能力，提升绞车的主电机功率要适当选择大点，如JTPB1.6×1.2绞车主电机最好选功率185kW，相应变频器容量选择也要相应增大。
我矿在提升运行中，也出现过3次故障，问题均显示是变频器故障，经过检查也都是在变频柜中的三块功率放大板出现问题，影响到绞车正常运行。解决办法是更换功率放大板，将原来NX10653/261功率放大板换成NX10653/502功率放大板，加大功率放大板过载能力和抗干扰能力。
二是变频提升绞车对周边的工作环境要求相对比较高，主要是要做到机房峒室干燥，机电设备周围不能有滴水；通风条件要好，机房峒室的通风必须是处在新鲜风流的进风侧。
三是斜井井筒施工角度要控制在22°之内，采区下山轨道要选22kg/m及以上轨道，轨道的敷设必须达到标准要求，减少重车提升过程中的掉渣现象，尽量减少提升过程重车掉道现象的发生，变频绞车过载能力比较低，在处理重车掉道时相对比较薄弱，一旦重车掉道就有可能影响到生产和安全。
四是机房设备安装时，进线电缆宜有金属套护或电缆钢管，电缆两端应就近可靠接地，与机房地基接地网相连；绞车机械电控的基础四周必须要有接地避雷带，接地阻值要达到井下机房峒室的要求。绞车机械和电控设备的外壳必须采用50×5mm以上的镀锌扁铁进行可靠连接并接地，达到提高变频绞车在运行过程中对外界抗干扰能力。
5 结语
随着我国市场经济体制的不断发展和完善，对煤矿企业发展和运行安全性和可靠性的要求也越来越高。变频绞车凭借自身具有的高安全性、稳定性、操作便捷、成本花费低等优势，被广泛地应用在煤矿提升系统当中，有效地减少了机械冲击事故的发生，提高了运行的平稳性和安全性，消除并控制了噪音和散热的程度，改善了人机工作的环境。在变频绞车选型、安装调试以及提升系统配套设施加以注意，变频绞车在矿山将得到推广应用。
作者简介：郑元汉（1964―），男，福建煤电股份有限公司高陂煤矿副矿长，机电工程师。
摘要：文章结合霄云煤矿的岩层性质，根据围岩的压力和物理力学参数，针对上山上车场绞车房的位置及临近采区的开采情况，对绞车房及配电硐室采用锚网索梯喷进行永久支护。文章重点论述绞车房支护设计，结合绞车房的实际建议合理选择施工方案，使整个工程得以顺利进行。
关键词：轨道上山；上车场；绞车房；支护设计
1 绞车房及绳道地面相对位置及邻近采区
开采情况
详见表1。
2 巷道布置
霄云煤矿的自轨道上山变平点44m处开门施工绞车房绳道，施工28.075m长绞车房绳道进入绞车房，绞车房长度为12m，另外在绞车房中施工一配电硐室；然后与一采区上部车场检修联络巷贯通。该巷道在3煤层顶板中砂岩、粉砂岩中掘进，巷道全长40.275m。方位角为210°，巷道断面均为直墙半圆拱。自绞车房开门口向里5m距离底板4.9m处绞车房左右肩窝各有一个起重梁窝；绞车房开门口向里3.1m处的左帮有一配电硐室。
3 绞车房支护设计
3.1 巷道断面
绞车房及绳道断面均为直墙半圆拱形，共4个断面：
1-1断面：工程量为12.4m，断面净宽9.4m，净高6.1m，S净=47.84m?；掘宽9.8m，掘高6.3m，S掘=51.42m?。
2-2断面：工程量为4.0m，断面净宽3.9m，净高3.35m，S净=11.43m?；掘宽4.3m，掘高3.55m，S掘=13.28m?。
3-3断面：工程量为2.8m，断面净宽3.0m，净高3.9m，S净=10.73m2；掘宽3.4m，掘高4.1m，S掘=12.7m?。
4-4断面：工程量为25.075m，断面净宽3.0m，净高3.9m，S净=10.73m?；掘宽3.24m，掘高4.02m，
S掘=11.9m?。
其中1-1、2-2、3-3断面喷厚为200mm，最后铺底厚200mm；4-4断面喷厚120mm，最后铺底厚200mm；铺底均采用C20混凝土砌筑。
3.2 支护方式
3.2.1 临时支护。前探梁：4-4断面采用长4.5m、宽100mm、厚50mm的方钢制作，其余断面采用规格为：长4.0m、宽100mm、厚50mm的方钢制作；探梁间距不大于1.0m，允许偏差100mm，用顶板支护锚杆及吊环、大木刹刹牢固定。吊环：吊环用Φ18mm圆钢及厚20mm的A3钢板加工成矩形，吊环必须上满丝，且安设在牢固可靠的支护锚杆上，锚杆锚固力不小于70kN；巷道掘进过程中吊环循环使用。每根前探梁用1个吊环悬吊，吊环要上满丝；前探梁后端用特制大木刹刹牢，前探梁前端可用木块接顶，接顶要实；前探梁无严重弯曲变形且支设牢固。前探梁随迎头施工及时安设，并保证牢固可靠。4-4断面前探梁临时支护最大控顶距离2.1m，最小控顶距0.3m，其余断面前探梁临时支护最大控顶距离1.9m，掘进工作面距临时支护最大距离为0.3m，放炮后前探梁临时支护紧跟工作面。放炮后当空顶断面宽度小于4m时使用三根前探梁，当空顶断面宽度大于4m时根据现场增加前探梁数量。施工绞车房开门口前3.2m时，如前探梁不便使用，可采取单体支柱或木点柱进行加强临时支护。绞车房开门口3.2m位置，先用Φ20×2400mm端头细丝锚杆配合钢筋网进行支护，并进行初喷70mm封闭好顶板，两帮暂不进行支护，仅用喷浆灰进行喷射封堵一下围岩。
3.2.2 永久支护：绞车房及配电硐室拟采用锚网梯外加锚索梁进行永久支护，支护材料拟为Φ20mm×2500mm全螺纹锚杆，挂双层6#钢筋网，Φ14钢筋梯，C20喷射混凝土，喷体厚度为200mm；绞车房绳道拟采用锚网喷进行永久支护，支护材料拟为Φ20mm×2400mm左螺旋无纵筋细丝螺纹钢锚杆，6#钢筋网，C20喷射混凝土，喷体厚度为120mm。
3.3 绞车房的支护说明
根据以上计算，绞车房及配电硐室采用锚网索梯喷进行永久支护，选用Φ20mm×2500mm的全螺纹锚杆，锚杆间排距为800×800mm，每根锚杆用1支MSK2535、2支MSK2550树脂锚固剂固定，锚固力不小于70kN；钢筋网为6#钢筋网，网片规格2000×1000mm，网孔规格100×100mm，巷道全断面铺挂双层钢筋网，先挂一层网，上好托盘、螺帽后，保证锚杆外露150mm，然后进行初喷，初喷完毕后，及时将锚杆外露端头的喷浆灰清理干净，以免影响挂二层网，待初喷凝固后，再进行挂二层网，并上好托盘、螺帽；钢筋梯为Φ14钢筋焊接制作，为方便施工钢筋梯长度采用4.1m、1.7m等规格搭配使用，巷道全断面压接钢筋梯，另外，全断面施工Φ17.8×8000mm锚索配合3m长的锚索梁进行加强支护。绞车房绳道采用锚网喷进行永久支护，支护材料采用Φ20mm×2400mm左螺旋无纵筋细丝螺纹钢锚杆，锚杆间排距为1000×1000mm，钢筋网为6#钢
筋网。
绞车房配电硐室，向里500mm位置，安设一U型钢梁，加强支护，防止配电硐室上方顶板因安设起重梁压力过大垮塌。
喷射混凝土强度均为C20，1-1、2-2、3-3断面喷体厚度为200mm，4-4断面喷体厚度为120mm。喷射混凝土采用PC32.5R普通硅酸岩水泥、J85型速凝剂、5～10mm小石子、中粗砂子与水混合物，配比为水泥∶砂∶石子=1∶2∶2。当围岩稳定性较好，采用先锚后喷的方式；当围岩稳定性较差时，锚杆排距缩小为0.6m，并首先及时喷射不小于50mm厚的混凝土封闭围岩，紧接打锚杆挂网，复喷到设计厚度，初喷距迎头不得超过4m，复喷距迎头拱部不得超过6m，帮部耙装机后不得超过10m，初喷厚度为50～70mm，复喷后总厚度不低于设计厚度，喷层必须连续洒水养护28天以上，7天以内每班洒水2次，7天以后每天洒水1次。在断层、穿煤层等地质破碎带中，根据具体地质情况及时编制补充措施。
4 结语
总之，做好轨道上山上车场绞车房的支护设计工作，有利于维护巷道，防止巷道因压力大支护变形严重，并能有效地保证修复施工过程中的安全和质量，促进矿井的安全生产。
作者简介：王旭东（1973―），男，山东肥城人，山东济宁矿业集团有限公司霄云煤矿副矿长，工程师，研究方向：矿山开采。
摘要：本文针对最新防爆液压绞车优良性能进行讨论，彻底将煤矿安全系数全面提升，呈现煤矿井安全生产环境。
关键词：防爆液压绞车 煤矿井 应用
面对我国煤矿井中存在的不安全因素，避免煤矿井机械爆炸而引发安全事故。最新研制的防爆液压绞车已经正式投产，其优良的性能迅速获得市场积极响应。运行稳定、操作简单，并伴随着实际应用中的相关技术改良，其优势已经日益凸显。由于我国煤矿一线员工对防爆液压绞车的认识不足，因此，此系列绞车未得到有效的大量普及。
1 防爆液压绞车的结构及类型
防爆液压绞车为防爆设备，改变传统使用纯机械传动的方式，而采用了液压马达驱动、大功率的液压泵，特别适合在煤尘、瓦斯爆炸的危险环境中使用，这样先进的防爆设备，能够完全适应此类易燃易爆的环境。
其绞车分为两种传动：全液压式传动、液压机械传动。有一个较为明显的特点，就是能够液压调速，因此，电机为普通的防爆笼型即可，电机可拖动双向变量轴向柱塞泵。泵和驱动可形成闭式回路的液压马达运转。两种不同液压绞车最大的区别为：液压机械绞车采用的是高速轴向柱塞式的液压马达，在行星齿轮减速之后，才驱动绞车滚筒；而全液压绞车是采用内曲线的低速大扭矩式马达，直接驱动绞车滚筒。液压车正反转主要依赖于液压泵的出油方向实现，绞车的转速调节，是通过对液压泵改变其对液压马达的输入油量，从而实现绞车的调节。绞车将原本转向和调速，从电气控制，已经改变为液压控制，从有级调速，转变成现在的无级平滑调速，这些改变，对煤矿井绞车是一次革命性发展。原本庞大的调速、启动系统的电机设备，都已经改变成普通笼式防爆电机，可以有效提高防爆效果，设备的结构完全减少，从而将煤矿井下对绞车的操作减少，简单的操作步骤，可以将机械耗能最大程度上降低。平稳可靠的运行中，能够将煤矿生产的成本投入最大程度上降低。防爆液压绞车在一般部位和平常绞车基本相同，主要是有制动闸、深度指示器、主轴、操作台等组成；液压部位主要是由液压泵和液压马达、油箱、滤油器、冷却器等相关部位组成。在电气部位中，主要是以各种设备的启动器和保护操作系统组合而成。
2 防爆液压绞车技术特点
2.1 其防爆性能极佳，控制系统简单，从而可以将调速电气省略。使用防爆笼式电机是最为适应煤矿井的运行环境，隔爆电器是操作电气中性能最为优良的型号，在煤矿井的易燃易爆环境下，能够有极好的适应能力。
2.2 无级调速性能极其稳定，也有很好的低速运转性能。液压无级的调速技术使用之后，可以在额定范围内，随意选择其提升速度。普通绞车无法达到长时间在较大力矩的情况下稳定运行，而防爆液压绞车却可以做到。
2.3 工作效率高，使用液压马达，可以直接驱动运转，减少传统工作运转中所存在的电阻箱，能够将整机的效率最大幅度提升。
2.4 机械的参数可以灵活变化，得以合理匹配，根据实际使用情况，可以有更多的选择空间。例如，液压机械绞车的减速器参数能够根据其速度、载荷等因素来选择最适合的型号，可以让全液压、液压机械绞车，都可以自由选择液压马达和液压泵，从而达到最佳的匹配效果，符合生产中重载低速、轻载高速的各种要求，将设备发挥最好的效果。
防爆液压绞车与传统绞车不同，它可以在功率相同的状态下，速度和拉力都有效提升，在拉力最大、速度最大的情况下，装机功率能够得以减小。
2.5 体积小，结构紧密，能够节约开拓成本。马达与卷筒之间采用直联的方式，主机的轴向尺寸较短，液压系统紧凑布置，从而让整机体积缩小，减少控制接触器和电阻器的成本支出，最大限度节约了煤矿井生产的成本投入。
2.6 有极好的节能效果，在煤矿井下使用的绞车为单滚筒。液压绞车使用液压的回路传动方式，在工况下放之时，系统为发电制动的状态，可以有效帮助重力势能，得以转换成电能，从而回馈给电网，以这样的方式进行操作，解决液压系统的发热情况，也可以节约电能的使用，一举多得。
2.7 操作简单，且灵敏，只需要用一个手柄就可以将整个绞车的操作完成。可以选择远方操作、手动操作两种，能够让绞车的操作简单、可靠，并且操作反应灵敏。
2.8 极佳的安全保护装置，使得绞车安全可靠。在防爆液压绞车中，安全装置有：超速、欠电压、超负荷、过卷、闸瓦间隙等，与国家相关安全规定符合。
3 使用注意事项
3.1 防爆液压绞车对部件的精准度要求极高，因此，在使用过程中，一定要对部件和安装情况进行全面检查。
3.2 液压油必须要保持清洁，存放之时需要进行良好的密封，以免在使用中出现堵塞阀件，对工作运转造成影响。
3.3 绞车必须有良好的冷却条件，一旦油温升高，系统泄漏会加大，导致运作异常。
3.4 必须要对绞车进行每日检查，对于安全部件和其他系统组成部分都必须要确保是正常状态。定期进行保养，将所有设备组成部分都保持在最佳运行状态。
4 结语
煤矿井是一个极度危险的环境，为了避免出现电力机械爆炸事故，使用防爆液压绞车是最为明智的选择。其优良的操作性能和安全性能，必将是我国未来煤矿井生产设备的发展方向。
【摘 要】绞车广泛应用于煤矿生产的人员升降、矸石运输、设备转移、以及矿渣填充等作业中，目前我国煤矿绞车在实际使用中还存在着费用高、能耗大和调速过程中经常出现不动作、误动作等问题，运用PLC对绞车进行改造，可以很好地解决这一问题。本文对PLC 电控系统的组成、运行过程及对绞车运行状态的改善效果进行了介绍。
【关键词】煤矿；绞车；PLC控制；应用
0 引言
绞车是一种通过卷筒缠绕钢丝绳或链条来牵引或提升重物的起重设备，由于具有重量轻、体积小、起重量高、移动方便等优点，而被广泛应用于煤矿生产的人员升降、矸石运输、设备转移、以及矿渣填充等作业中，并因牵引力大、适用性强的特性，极大地减轻了在矿井作业中工作人员的劳动强度。调查表明，目前我国煤矿绞车在实际使用中的问题主要集中在以下两个方面：首先，费用过高、能耗过大是煤矿绞车运行的明显缺陷，由于传统绞车常利用串联电阻进行调速操作，而串联电阻系统的耗电量高，其能耗成本接近设备运行整体成本的80%，但耗电量中有很大一部分都由于井下轨道实际负载的变化而损失了；另一方面，调速电阻的控制需要技术人员在掌握其工作原理的基础上，根据经验对各种运行情况进行判断，而由于误判造成的钢丝绳被拉断、翻矸斗过卷或拉翻等问题均较为常见，加之串联电阻电路的接点多，往往会造成与行程开关配合困难的问题，导致不动作、误动作等问题的发生，造成运输过程的安全生产得不到保障。此外，为确保设备运行的安全性与稳定性，通常要求绞车维修养护人员的数量多、技术高，这又使人力资源成本进一步提高。可见，串联电阻等传统的电控方式既不利于矿山生产安全性和经济性的实现，也不符合国家节能降耗的“绿色煤矿工业”的发展思路。而要改变这一现实，达到优化系统、节能增效和净化环境的效果，将PLC 变频技术作为首选，对绞车电气控制系统进行节能改造势在必行。
1 PLC 电控系统的组成
组成PLC电控系统的单元主要有：电源模块、中央处理器（CPU）、外部设备编程器、存贮器、以及包括扩展接II与外部设备接口在内的输入/输出接口，并由电源总线、数据总线、地址总线与控制总线将各单元相连接，外部则配置相应的控制对象与控制装置。PLC电控系统可因其结构的柔性而分为固定式（包括CPU板、I/0板、显示面板、内存块、电源等）与组合式（包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块等）两种，前者是一个不可拆卸的整体，而后者可以根据实际需要按一定的规则进行组合，可扩展性更高，因而也具有更加广泛的应用空间。
目前，我国煤矿绞车所选用的PLC 变频控制系统多选用660V、50Hz 的电源，电压的波动范围控制在±10%，允许的频率波动范围通常为±2.5%。根据实际运行需要，可将输出功率设置在200kW，并确保0～50Hz 的输出频率，从而保证绞车作业能安全、高效地进行。系统应为实际生产中不同的运行环境设置保护功能，以解决设备的过流、过压、欠压等常见问题，且应以自动转矩提升功能的设置，确保处于低频运转的绞车能够满足额定转矩的规定要求。
电气控制可采用双PLC 全数字控制系统，两套PLC 与硬件电路互相冗余，完成绞车的提升控制与数字监控系统，并同时在PLC 故障时能够分别完成临时应急提升。其中防止过卷装置、过速装置、限速装置和减速功能保护应设置为相互独立的双线形式。系统的声光信号与控制回路应具有闭锁功能，并以30天作为标准，保留信号发出的次数以及时间记录。检修时将绞车运行速度设置在0.3m/s～0.5m/s 为宜，并应可调整为手动操作状态。为确保检修工作的顺利进行，操作台还应设置深度、速度、电压、电流、油压温度等指示，以确保工作人员获得的数据全面、准确、直观。
2 电控系统的运行过程
绞车的启动要求满足开车信号、开车方向、速度给定信号、与使能信号都具备的条件，并打开工作闸。而电控系统的控制原理正是基于这一要求，其运行过程由初始化开始，主要包括允许同步位的设置，绞车正转、反转、以及运行等关键位的设置，进行一系列的计算，如上、下同步点的脉冲数，油压零位等。其次，系统开始逻辑操作和集中控制，并判断安全回路是否正常。若软件安全回路出现错误，系统将利用安全闸断开液压站的电源，使其无法无法开机。
如判断为轻故障，则施工作闸，且发不出开车信号和使能信号，设备同样处于不能开机的状态。若安全回路一切正常，则检查是否收到开车信号。在有开车信号、开车方向且硬件安全回路正常的条件下，开工作闸信号分为三种情况：①手动和检修方式下，工作闸手把不为零位；②半自动方式下选上/下按钮和选择提升/下放；③自动方式下的确定按钮。在有开车信号和硬件安全回路正常的条件下，速度给定信号也分为三种情况：①手动和检修不提人方式下，主零手把后拉并选择提升或主零手把前挂并选择下放；②检修且为提人方式下直接输出；③半自动方式和自动方式下，没有停车按钮且绞车速度>0.6 m/s。使能输出信号送到变流器柜，变流器根据它才允许主电流输出，启动绞车。绞车启动后，将按照既定的速度曲线运行。再次，应判断是否到同步点并判断是否校正系数，此时系统开始执行灯显示、灯测试等程序。并把前面所作的工作，输出到指示灯，为操作和维护人员工作和维护作指示。最后，系统将判断是否到定时中断时间。如到则执行程序完成轴编码器的计算速度后返回，如未到则重新开始。
3 PLC的应用对绞车运行状态的改善效果
从将上述技术应用于煤矿绞车电控改造的实际效果来看，PLC 变频技术主要在以下几方面具有突出的优点：首先，新系统大大降低了绞车的运行成本。变频技术使运输循环中调速运行时间所占的比例相对增加，直接降低了设备运行的能源成本35% 以上，并因减少电流冲击而降低了设备的故障率，有效减少了设备的更换、维修及时间成本。其次，绞车负载随电机转速而变化，而变频技术具有精确的负载控制功能，可以确保负载量与设备输出相匹配，因此，绞车电气控制的精确程度也得到了大幅提高。此外，通过对设备停启、加减速的控制，设备机械部件与电气元件所受到的冲击都得到了缓解，煤矿运输系统运行的安全性和可靠性也得到了进一步的提升。
4 结束语
作为我国煤矿工业技术革新的重要标志之一，PLC 变频技术在煤矿绞车电气控制中体现出的种种成效都说明了进行设备节能改造的必要性和可行性。改进中应将变频系统的性能与煤矿生产的具体情况相结合，根据实际运输需要对PLC 模块进行灵活组合，使其充分发挥与作业条件相匹配的先进控制功能。相关技术人员应认真研究PLC 变频的工作原理与技术特点，将之逐步应用于矿山风机、水泵等其他设备的电气控制中，为实现我国煤矿工业技术的全面发展贡献力量。
【摘 要】本文介绍了煤矿用绞车控制信号装置的结构组成、功能特点、工作原理及应用体会，并对现场使用中遇到的问题给出改进建议，对绞车运输控制、人员识别类产品开发提供了参考。
【关键词】绞车控制；人员识别；通信信号
0 概述
目前煤矿，井下辅助运输系统基本上都是采用绞车运输方式，而绞车运输信号、开启操作没有严格的控制系统，没有防护闭锁设施，可以说任何人都可以随意操作。如：不是绞车司机可以开绞车，不是信号工可以发信号，不是当班安排的专职岗位工也可以发信号、开绞车。由此给绞车运输安全造成不可控的风险因素，给绞车运输的管理造成困难，经常发生绞车运输系统事故。
为了实现绞车运输安全管理，规范岗位人员操作行为，有效保证持证上岗，落实专职岗位责任，控制运输事故。研究开发绞车操作人员识别、绞车控制和通信信号为一体的绞车信号控制装置（以下简称控制装置），是完善绞车运输安全和管理的有效手段。
1 组成及工作原理
控制装置主要由隔爆兼本安型绞车控制信号装置主机、本安型绞车控制信号装置辅机、本安型绞车控制信号装置用识别卡及屏蔽电缆等组成。
当识别卡距离主机0-5米范围之内时，控制装置主机（辅机）读取识别卡的信息，通过和设定信息比较，确认该卡有效时，可以对控制装置主机（辅机）进行操作，控制装置主机输出3个触点来控制绞车的驱动防爆开关和语音报警装置；控制装置主机和控制装置辅机具有语音通讯、打点和急停功能，当控制装置主机或控制装置辅机按下急停按钮时，控制装置主机输出点断开，控制绞车驱动防爆开关的断开。
2 装置特点
（1）防：装置功能的实现，把辅助运输的安全保护工作由以前的人防提高到技防的层面，由主观的人为的遵章提升到客观的设备的限制。
（2）管：装置通过人员识别的手段，把当班班长、安监员、绞车司机、信号工的岗位管理及资格认证做到了有效管理。实现了切实的持证上岗，解决了岗位工的年审问题，由被动管理提升为主动管理。
（3）查：装置的记录功能保证了每一次操作都有据可查，为数据的追溯提供了可能，打消操作工违章的侥幸心理，降低绞车事故的隐患。
3 装置功能
（1）识别：主机内设有识别模块，当识别卡距离主机0-5米范围之内时，主机即可读取识别卡的信息，通过和设定信息比较，来确认该卡是否有效，当有效时，才可对主机进行操作。识别卡的有效性可以通过键盘进行设定。
（2）输出：主机具有控制输出功能，输出3个触点来控制绞车的驱动防爆开关。
（3）管理：通过专用软件对识别卡的管理，来实现对操作工、岗位工的资格认证及时效管理。
（4）控制：通过人员识别的手段，做到当班班长、安监员、绞车司机三位一体的确认，每班必须满足该条件方可开车。
（5）通讯：主机和辅机之间具有单工语音通讯功能，采用音频线直接音频传输，提高了音频传输的抗干扰性。
（6）记录：主机具有至少999次的操作记录，记录内容包含操作时间、操作项、操作源、操作卡号等内容。
（7）显示：主机和辅机可显示系统时间、显示识别卡号、打点次数、打点来源、输出触点状态及闭锁状态。
（8）沿线广播功能
4 技术参数
（1）额定工作电压Ue：AC127V（允许波动范围：75%～110%Ue）；
（2）工作频率：2.4GHz；
（3）识别距离：≤5m；
（4）输出信号为非本安型，2路无源接点输出，接点容量为AC36V/5A；
（5）传输方式为直连传输，最大传输距离2km；
（6）通话及打点响度不小于85dB；
（7）通讯电缆：六芯屏蔽电缆。
5 安装使用方法
根据煤矿井下斜巷运输布置形式，绞车信号控制装置安装方式有两种。
5.1 布置方式一
（1）安装方式见图1。
图1 方式一
（2）控制说明
主机控制磁力开关，从而控制绞车的工作状况。开动绞车的条件为：1#辅机打点，将打点信息传送给主机，主机进行回点确认，将信息返回给1#辅机（即1#辅机打点，主机必须要回点），此时主机才可开启绞车。实现二级转发的功能。
（3）以下情况不能开动绞车：
①2#辅机打点，将信息传送给主机，主机不能开动绞车；
②主机打点，但没有得到1#辅机的确认（即1#辅机没有打点），主机不能开动绞车；
③1#辅机打点，主机没有回点，主机不能开动绞车；
④开动绞车的条件满足，但允许操作超时（时间可设置），主机不能开动绞车。需重新打点确定，在规定时间内操作。
5.2 布置方式二
（1）安装方式见图2。
图2 方式二
（2）控制说明：
主机控制磁力开关，从而控制绞车的工作状况。开动绞车的条件为：1#辅机打点，将打点信息传送给主机，主机进行回点确认，将信息返回给1#辅机（即1#辅机打点，主机必须要回点），此时主机才可开启绞车。实现二级转发的功能。
（3）以下情况不能开动绞车：
①2#、3#、4#辅机打点，将信息传送给主机，主机不能开动绞车；
②主机打点，但没有得到1#辅机的确认（即1#辅机没有打点），主机不能开动绞车；
③1#辅机打点，主机没有回点，主机不能开动绞车；
④开动绞车的条件满足，但允许操作超时（时间可设置），主机不能开动绞车，需重新打点确定，在规定时间内操作。
6 现场应用及效果
2012年10月份，在济宁二号煤矿北翼进风大巷第一斜巷安装了1套煤矿用绞车控制信号装置。该斜巷全长176米，上变坡点至绞车房35米，绞车型号为JD-5型调度绞车。控制装置布置方式见图1，安装方案为绞车附近位置安装一台控制装置主机，斜巷上变坡点信号硐室安装一台控制装置辅机（1#辅机），斜巷下变坡点信号硐室安装一台控制装置辅机（2#辅机），识别卡12个（每台设备配4个识别卡），按三八制出勤考虑，每班配备3个识别卡，剩余3个识别卡备用。
作业人员经过现场培训后，很快就掌握了控制装置的使用和设置方法，能够完全替代现有打点信号装置，实现了绞车控制、人员识别、通讯信号和打点记录等功能，消除了一人多岗和无证上岗的现象。与原信号联系方式相比，还增加了绞车司机的回点确认，很好的避免了听错信号误行车的行为。同时还可以通过对识别卡的交接，实现作业人员的现场交接班。该装置切实做到了对绞车运输的防、管、查，很大程度上消除了运输事故的发生。
7 改进建议
（1）由于运输作业人员多为老弱病、素质相对较低的一类人员，绞车控制信号装置主机上按钮应该尽量减少、一目了然，把不常用的系统设置按钮改为触摸屏式，让绞车司机不可见，使装置更加安全、便于操作。
（2）行车打点信号应实现物理上的二级转发，即斜巷所有打点信号都要通过上车场信号硐室进行转发，斜巷其他所有信号源不可直接向绞车房发出开车信号，减少司机不必要的确认。
（3）控制装置主、辅机应该具备打点信号源的识别功能，避免因打点与回点间隔太短，出现信号累加的现象，使装置的记录功能更加准确无误。
（4）识别卡应具备低电压报警功能，提示管理人员及时更换电池，避免使用过程中出现电压不足影响作业的现象。
摘 要：永安煤业有限责任公司煤矿在用的提升绞车多数采用绕线电机转子回路串电阻调速，存在调速不匀，发热，能耗大，机械、电气冲击大，运转维护费用高等缺点。变频调速可以实现提升绞车的无级调速控制，具有自动控制，消除电阻器发热，降低能耗，故障少，维护方便，降低维护费用等优点。文章叙述煤矿提升绞车变频调速的改造及应用效果。
关键词：提升绞车；变频调速；改造；效果
我公司有八对煤炭生产矿井，均采用斜井开拓方式，主要安装GKT、JT和JK型提升绞车担负着斜井的提升运输任务，这些绞车均采用绕线式电机转子回路串电阻调速，已经不能满足矿山运输的安全性、可靠性要求；电控均使用继电器结构原理，电控被国家煤监局列入第三批禁用和淘汰的设备和工艺名录中，期限至2012年底禁止使用。
从2009年开始公司共投入约202万元资金对公司下属各矿井井上下在用低压提升绞车进行变频调速技术及PLC技术改造，至2012年改造16台（我司近几年提升绞车变频调速改造如表1所示），解决了上述问题。本文以小华煤矿主提升GKT1.6×1.2-24绞车为例对绞车变频改造原理进行叙述，并对效果进行了分析。
1 变频器的选择
提升绞车变频器应选择具有失量控制方式及四象限运行能力的能量回馈功能变频器。我公司各矿井主要采用华腾V5-H系列高性能矢量控制变频器对绞车电控系统进行技术改造，除丰海煤矿斑二井2 m提矸双滚筒绞车和东坑仔矿主提升1.6m提煤双滚筒绞车由于是双钩提升，重车下放不经常，电机处于发电状态时间不长，采用价格比较低廉的IPC能耗制动单元的制动方式外，其余绞车变频器均带能量回馈单元。
2 变频调速系统和能量回馈单元工作原理
2.1 变频调速系统工作原理
V5-H型变频调速器提供完善的接口电路和工业标准信号，内设PLC与计算机编程接口，采用最新WINDOWS 版本编程软件进行编程，既可以与新装系统实现配套使用，也可以对老系统进行改造， 可以接受DC 0～5 V、DC 0～10 V 和4～20 mA 工业标准信号。用于系统改造时，增加远控装置就可以实现工频与变频的相互转换，监视系统的操作和运行状况等功能。接口电路实现了变频调速器与控制系统的连接，具有正、反转控制，速度调节（可以采用档位调节方式，也可以采用模拟量输入方式），制动系统连锁，安全回路连锁，监视操作、自动运行、状态提示等功能。
变频调速器依据提升机控制系统的不同，采用不同的接线方式及控制程序，可以实现灵活的操作运行方式。变频调速系统可以实现自动运行和手动运行两种方式。
①自动运行方式。利用变频调速器内部的PLC 控制系统，设置闭环速度控制软件参数，可以实现从起步、加速、等速、减速、停车等全过程自动调速运行方式。提升机运行过程中，除开、停机外，可以不需要人工干预。同时在控制台显示不同的运行状态。
②手动运行方式。在设置手动运行方式下，操作人员通过改变主令控制器输出量（根据用户要求变频器内部可预置五个速度段，分别对应于变频器运行频率6 Hz、15 Hz、25 Hz、35 Hz、50 Hz，以适应控制系统对提升机不同运转速度的要求），来控制变频调速器，以实现电机的爬行、加速、减速、等速运行，实现无级调速。在系统给出减速信号后，变频调速器同样会启动机内部自动减速程序。有效防止人工误操作的发生，保障系统运行安全。
2.2 能量回馈单元工作原理
当电机进行制动时，制动阶段产生的再生电能将会回馈到上级变频设备，从而导致设备直流母线电压升高，影响设备安全及正常运行。我司绞车变频改造能量回馈单元，主要采用深圳市合兴加能科技有限公司生产的PFH型重载回馈单元，PFH重载回馈单元通过直流母线端子直接连接至变频器上。当直流母线电压达到一个设定阀值时，PFH自动开通以防止直流母线电压继续增长，即PFH采用电压自适应控制，无论电网电压如何波动，当提升机机械能转换成电能送入直流回路电容中时，能量回馈单元及时将电容中的储能回送电网，解决了能量回馈。PFH的电子器件由直流母线电压供电。
2.3 变频调速及工频调速系统的切换及互为备用
提升绞车为单机运行设备，可否正常运行，直接关系采区或整个矿井生产能否顺利进行，为确保提升绞车的安全正常运行，绞车除安装变频调速方式外，还保留工频运转方式，只要进行简单的操作就能实现工频、变频切换运转。工频调速系统只在应急情况下使用。变频、工频切换如图1所示。
3 绞车变频改造的安全效果及节能效益分析
①提升绞车安全可靠性得以提高，操作更加容易简便。系统实现软启动和软停车，能方便控制绞车提升速度，安全得到保证，极大地降低绞车的操纵难度；减速时采用电力制动自动减速，操作工无需再用施闸手段控制绞车速度，避免了超速、过卷的发生，杜绝了人工操作失误。同时盘形闸闸瓦或工作闸轮的磨损消耗大幅度减少。
②提升系统电能消耗明显下降。变频调速时转子电阻被短接，节约了加、减速阶段消耗在电阻上的电能。据统计分析，提升绞车变频调速可节约电能达20%～30%。
③电机发热大幅减轻。与转子串电阻调速相比，变频调速改造后电机定子、转子温度有较大幅度的降低，电机故障率大大降低。
④人员和设备工作环境得到改善。电机转子调速电阻的停止使用，大大降低现场环境温度，根据实测绞车变频改造后绞车房温度可下降2～3 ℃。减速过程用电力制动代替机械闸瓦制动，消除机械制动闸瓦或闸皮磨损造成的飞尘，司机的工作环境得到明显改善。
⑤无谐波污染，不干扰其他设备。变频调速本质上几乎不存在谐波污染，也不会对生产、安全通讯等其他设备，造成任何干扰，不需增加治理投资。
⑥节能效果和材料消耗分析。以小华煤矿为例：小华煤矿+746 m主斜井GKT1.6×1.2-24绞车担负全矿煤炭、矸石提升任务，全年煤炭产量11万t，掘进进尺5 000米，折成装1 t U型标准矿车，年提升重车13.1万车（其中矸石3.75万车），每钩提煤5部或提矸4部，下放6部空车，斜巷坡度20°，最长提升斜长719 m（+746 m至+500 m水平），电机功率155 kW，日运行时间达16 h。根据电表及现场测定改造前绞车年耗电量253 200 kW·h，改造后年耗电量200 400 kW·h（改造前后提升量相差不大），节电率达20%。改造后每年节约电费253 200 kW·h×20%×0.65元/ kW·h=32 916元。绞车变频改造后每台绞车每年起动电阻器、接触器、盘形闸闸瓦或工作闸轮等材料消耗据统计也可节省近2万元，合计年节约费用约为5.29万元。本变频调速方案公司投入资金为109 600元，按测算2年就可以回收投入成本。
4 结 语
我公司16台提升绞车经变频改造后的，操作简单方便，维护量少，控制系统可靠性和稳定性提高，节能效果较明显。由此可见，变频器在绞车上的应用具有很好效果，值得推广。
【摘 要】 近年来由于煤矿机械化装备水平不断提高，特别是在斜巷辅助运输方面，无极绳绞车投入使用逐步推广，但由于无极绳绞车梭车自身设计的特点导致其不能与车场道岔合理配合使用，因而提出了一系列的车场道岔改进方案，通过在我矿实践运行，无极绳绞车与道岔配合使用效果良好，达到了优化效果。
【关键词】 无极绳绞车运输 车场道岔 曲连接轨 气动
无极绳绞车采用抛物线式单滚筒驱动，机尾固定导向滚筒，中间有无极循环钢丝绳通过分绳器（学名牵引板）固定在梭车上作为牵引，牵引板固定在梭车两端底部，最低点略低于轨面。因而，造就了无极绳绞车在梭车运行轨迹中不能有超过轨面的设施，包括车场道岔。这样就大大限制了无极绳绞车在煤矿井下使用的优势，井下运输巷道不能使用车场，不能进行料车倒换，降低了无极绳绞车的效率和使用价值。
1 道岔改进设计优化
由于无极绳绞车梭车自身设计的特点导致其不能与车场道岔合理配合使用。一直以来，我们机电人员也根据无极绳所在巷道不同的现场情况针对性的进行了设计与处理。
1.1 优化方案一
以采用“驴尾巴”道为代表的方法，采取处理机头道岔的方法是在集团公司没取缔“驴尾巴”道的前提下。其主要弊端有：
（1）“驴尾巴”道已不符合煤矿斜巷运输的相关规定，易出现安全事故，安全系数低；
（2）在进、出料车时，需要人工拔“驴尾巴”道，对操作人员的安全不利，存在安全隐患；
（3）在进、出料车时，“驴尾巴”道是要拔到另一侧，压在主、副钢丝绳上的，对无极绳的钢丝绳有很大的损伤。
1.2 优化方案二
以截掉标准道岔的曲连接轨为代表的方法，我们采取处理道岔的方法是：
（1）在无极绳梭车钢丝绳通过标准道岔的曲连接轨处对轨道进行两端截断；
（2）将截掉的轨道进行打眼、割豁改造，利用道夹板穿螺丝缝合；
（3）当梭车通过或正常运行时，将其拿掉，当料车需要进出车场时，再将拿掉的曲连接轨利用道夹板缝合上，无极绳主副钢丝绳正好压在割好的豁口内，不影响料车通行。
但通过使用我们发现这种处理方法依然存在不足：①通过改造的曲连接轨在使用过程中暴露出强度不够的缺点，长时间运行后，主要是缝合的道夹板容易变形，轨道下沉，显出高低不平，车辆通过时容易掉道，影响运行安全。②操作不方便，每次进、出车时都要进行频繁安拆改造的曲连接轨，以免磨损无极绳绞车钢丝绳。
1.3 优化方案三
以无极绳机头采用钢丝绳从轨道下方穿越，且不设置道岔为代表的方法。无极绳绞车为了避免使用道岔，往往在机头等合适地点采用这种方法。钢丝绳从轨道的一侧穿过再从另一侧翻上来，这样对无极绳绞车的运行和钢丝绳的受力等方面带来不利：
（1）这种方法需在钢丝绳翻上来的地方安设托绳轮，钢丝绳与托绳轮结合点受力大，磨损设备严重。
（2）钢丝绳在轨道下方运行时，上方磨轨道，下方磨道木，钢丝绳磨损严重。
2 方案设计优化分析
通过对以上三种处理道岔与无极绳梭车配合使用的情况总结分析，最终得出了设计思路，即设计一套符合管理规定、方便操作、能减少设备钢丝绳的磨损、能切实起到梭车和物料车运行安全的无极绳梭车与车场道岔合理配合使用的方案。
（1）根据设计思路，我们仍然采用井下使用的标准道岔进行改造设计。把标准道岔曲连接轨的一段（无极绳绞车主副钢丝绳运行时通过曲连接轨的一段）截掉，一端截成三角口，一端截齐，并对两端头进行打磨。因此，解决了无极绳梭车正常通过车场道岔，道岔曲连接轨不再阻碍梭车牵引板正常运行的问题，另外，通过对截断的轨道端头打磨，有效的减少了钢丝绳通过时与轨道之间的磨损。
（2）对截掉的曲连接轨能够再次与曲连接轨本身完好连接，并能实现活动连接的效果进行设计改进。我们采用对需要连接的轨道两端进行打眼，并利用道夹板进行缝合连接，其主要的优秀技术就在于对连接道夹板的设计。即将道夹板从中间割断，并焊接上能够起到左右活动、上下缝合的连接扣。曲连接轨使用这种设计改造的道夹板进行缝合连接后，形成了一条完整的、能够左右活动的曲连接轨。通过这样的设计改进后，实现了曲连接轨的分、合自如，既能使无极绳绞车正常通行，又能使物料车正常进、出车场。真正发挥了车场道岔的作用。
（3）对改造后的道岔曲连接轨进行完善，增强使用过程中的安全性和稳定性，并实现气动化。首先，利用拉条一端固定在活动的曲连接轨上，一端固定气缸，实现曲连接轨分、合气动化。其次，分别在活动的曲连接轨两端安装两块特制的滑床板，滑床板采用与道木同等宽度和长度的铁板制成，并固定在道木上，道木正好安装在活动拉条和带有活动扣的道夹板下方。增强活动曲连接轨的稳定性和减少曲连接轨活动摩擦力。一方面使车辆通过时改造的曲连接轨不会变形，车辆不会掉道，另一方面实现了操作气动化，操作安全、简便。
3 应用效果
朱庄煤矿无极绳绞车使用车场道岔优化设计方案实施并投入运行后，彻底解决了全矿乃至整个集团公司使用无极绳绞车与车场道岔之间配合使用存在的所有问题。降低了机电事故，节省了材料的投入，提高了安全生产的效率，若能广泛推广效益将更加可观。
摘要:
结合煤矿矿井运输专业管理实践，研究探讨了对煤矿有极绳绞车的安全技术管理，介绍了有极绳小绞车的安装要求和技术管理要求，认为小绞车作为轨道运输调度作业的必需装备，还将长久存在，研究探讨对小绞车的技术管理，还将是煤矿运输安全工作中持久的课题。
关键词:
煤矿;有极绳绞车;安全管理;技术管理
矿用绞车一般可分为提升绞车和运搬绞车，提升绞车是指滚筒直径1．2m(通常为1．6m)以上的大型双滚筒绞车，其具有滚筒直径大、电机功率大的特点，主要用于立井重型货载提升和斜井重型货载或者串车货载的提升运输。运搬绞车俗称小绞车，通常是指在井上下轨道线路上牵引车辆用于物料和设备运输的各种内齿轮绞车，这类绞车的滚筒直径一般为1．2m及以下。长期以来，煤矿井上下的物料运输，主要是依靠小绞车牵引运输，近30年来，尤其是随着近10年来煤矿的兼并重组，矿井的规模和生产能力得到了很大的提高，用于煤矿井下物料运输的小绞车，逐渐为现代化的、高效率的新型辅助运输装备单轨吊、卡轨车、无轨胶轮车等所替代，使得矿井运输装备得到了跨越式的发展。煤矿辅助运输装备的发展，使得采煤、掘进、运输同步进入先进技术行列，不仅提高了煤矿的生产效率，同时也使过去煤矿井下脏、乱、差的形象，得到了很大的改观。但是，小绞车在煤矿生产中仍然具有不可替代的作用，短距离的材料运输和车场及交叉点的车辆调运，仍然离开不了小绞车。这使得对小绞车的安全技术管理还须加强，按照小绞车应用实践，还需加强小绞车安装和技术管理，才能适应煤矿现代化发展条件下对小绞车安全管理的要求。
1有极绳小绞车安装固定的要求
小绞车又有有极绳小绞车和无极绳小绞车两种，在煤矿井下现场使用中，有极绳小绞车应用较多。按照安装固定的方式不同，有极绳小绞车(以下统称为小绞车)又分为固定小绞车和临时小绞车两种。通常大多数煤矿把使用期在6个月及以上的小绞车称为“固定绞车”，而将使用期在6个月以下与其它经常移动的小绞车确定为“临时绞车”。为了确保小绞车运输过程中的安全，根据行业安全技术规定，煤矿通常会结合本矿实际情况，对小绞车的安装要求做出具体严格规定。虽然各矿有关规定内容稍有不同，但是大体管理原则是一致的。
1．1小绞车硐室或壁龛化安装要求
对煤矿采区上山和下山安装的固定小绞车，一般均要求实行硐室或壁龛化管理。要求在进行采区上山和下山的设计时，在设计中要将用于安装固定小绞车的硐室或壁龛同步设计好;施工时也应该按设计规定的参数，同时施工好小绞车的安装固定的硐室或壁龛。此外，安装固定小绞车的硐室或壁龛，还应该符合以下几项规定:1)安装在采区上山和下山巷道中进行运输作业的小绞车时，安装小绞车的壁龛的长、深、高等参数，应在设计中明确确定。一般要保证绞车挡绳板后方留有0．7m以上的操作空间，安装在壁龛内的小绞车只允许单向牵引车辆，壁龛出绳端应有可旋转的拨绳器具。2)在井下各个巷道的交叉口安装需向绞车前左右两个方向，分别变向进行牵引作业的小绞车，其硐室的宽、高、深等参数应在设计中明确确定。如果安装绞车的峒室深度超过6m时，还要有独立的通风系统。为了方便操作和检修作业，绞车挡绳板后方和不安装电机的一侧，要求留有不小于7cm宽度的操作空间或通路，电机与同侧巷道壁之间的间距，应在2cm及以上。需要在巷道中变向牵引运输物料车辆的小绞车，为了方便变向拨绳，应在前方车辆运行一侧的轨道中心合适位置安装变向拨绳轮，以控制钢丝绳的牵引方向。3)在煤矿井底大巷及车场巷道的一侧安装小绞车时，要保证小绞车(包括压车柱)最突出的部分，与最近一侧的轨道必须保持不小于5cm的间距。
1．2小绞车固定安装的技术要求
小绞车有固定安装和临时安装两种安装方式，使用期限在6个月及以上时，一般规定必须采用固定方式安装。小绞车固定安装时，通常要求遵守下列有关规定:1)小绞车安装固定时，应该根据安装地点的底板条件，决定安装固定的方式，安装固定方式通常有地锚固定或打混凝土底座固定两种方式。小绞车在岩巷和岩石等地板比较坚硬的巷道中安装时，可采用地锚方式固定，在地板相对比较软的煤巷或半煤岩巷中安装固定时，应采用打混凝土底座的方式固定小绞车。2)在岩巷和岩石等地板比较坚硬的巷道中，用地锚固定小绞车时，电机功率小于25kW时，要求所使用的锚杆的杆体直径，不应小于1．6cm;电机功率在25kW以上时，要求所使用的锚杆的杆体直径，不得小于1．8cm。同时，要求锚固锚杆的深度不能小于14cm，锚杆与机座垂直，所使用的螺母、垫圈要齐全有效，螺杆在螺母紧固后还应留有不少于三个螺距。3)在地板相对比较软的煤巷或半煤岩巷中安装固定小绞车时，要求采用浇注钢筋混凝土底座方式固定小绞车，其基础坑的深度要大于14cm，基础坑应呈现下口大、上口小形状，螺杆的下部要求呈倒楔型，以满足绞车牵引货载重量的要求。机座紧固时螺母、垫圈应齐全、有效，螺杆在螺母紧固后应留有不少于三个螺距。4)使用期限在两年以上的固定小绞车，为了加强小绞车的稳固性，还应该护绳板侧再各打两根压柱，以保证钢筋混凝土底座的牢固性。
1．3小绞车临时安装的技术要求
对于使用期限在6个月以下，临时使用的小绞车的安装，可以根据使用地点巷道坡度的不同，选择采用“4压2戗”(4根压柱，2根戗柱)式或“2压2戗”(2根压柱，2根戗柱)式固定。当绞车牵引区间的巷道坡度在5°以下时，允许采用“2压2戗”方式固定。即:在绞车机座后部两边各打一根压车柱，绞车前部机座的两边各打一根戗柱来稳固绞车。当绞车牵引区间巷道坡度为5°及以上时，为了很好地稳固绞车，必须采用在绞车前部、后部两边各打一根压车柱，在绞车前部两边再各增打一根戗柱的“4压2戗”固定方式。此外，对于小绞车打设的戗柱和压柱的强度，也有严格的要求:1)绞车的戗柱和压柱，必须使用优质坑木，其柱径应不小于14cm。2)戗柱、压柱下方均应支承在绞车底盘上，底盘上应该设置有牢固可靠的柱窝。3)戗柱应前倾与底板成(80±5)°，柱顶应设置有不小于10cm深的柱窝或柱坎。4)压车柱要垂直绞车底座打设。5)所有戗柱、压柱均不得影响司机的视线和操作。
2有极绳小绞车的技术管理要求
2．1有极绳小绞车的管理要求
大多数煤矿都将小绞车的管理，视为矿井运输技术管理工作的重点。根据相关资料统计，在煤矿发生的矿井运输事故中，1/3以上是因为小绞车操作不当而引发的。因此，加强煤矿小绞车的管理，在现代化的、高效率的新型辅助运输装备尚未广泛应用时，仍然是煤矿矿井运输管理工作的重点，只能加强不能削弱，通常矿井运输专业对在用小绞车的管理有以下要求:1)矿主管运输的技术部门，应配备专人负责小绞车的技术管理业务工作，负责组织对管辖范围内小绞车设置、安装、固定质量等，进行定期检查和专业技术指导。2)小绞车管理权责要明晰，是做好技术管理的关键环节，为了消灭小绞车技术管理上的死角，普遍的共识是实行“谁主管、谁负责，技术业务归口统一管理”的原则。3)下井安装或进行轨道运输作业的各种类型小绞车，首先应该经过检查验收，符合《煤矿矿井机电设备完好标准》的技术要求。否则，一律不得投入运输作业。4)要建立在用小绞车技术档案，凡从事轨道运输的小绞车，投入使用前应由矿运输主管部门及机电、安全、生产等有关部门共同组织验收，在确认绞车装设地点和设备配置符合安全运输和操作要求，固定合格、挡绳板合格有效，信号、各种按扭设置符合有关规定后，方可批准投入使用。5)验收资料经参加验收部门负责人和参加人签字后，由矿运输主管部门和使用单位分别存档保管致该绞车停止使用之日。
2．2有极绳小绞车的技术要求
小绞车是矿井运输工作离不开的运输工具，按照技术操作规定认真进行操作作业，是保证小绞车运输安全的关键，同时，小绞车的技术状况也应满足安全作业要求:1)在用小绞车的信号装置，必须声光兼备，能实现双打对打。2)小绞车安装地点采用支架支护时，支护必须合格。安装小绞车硐室的前后5m范围内，支架必须保证硐室或作业地点不片帮、不漏矸，无“积水、淤泥、杂物”，巷道要通畅。3)各个涉及运输作业的队组，应建立小绞车日常检查、维护和定期检查、检修制度。4)同一巷道多部绞车进行接力牵引运输作业时，每个绞车都应有独立的信号系统，不得串联。5)两部及以上小绞车，不得同时在同一轨道线路区间进行运输作业。
3结语
随着煤矿现代化的、高效率的新型辅助运输装备单轨吊、卡轨车、无轨胶轮车的逐步应用，矿井运输装备必将得到跨越式的发展，但是，小绞车作为轨道运输调度作业的必需装备，还将长久存在。因此，研究探讨对小绞车的技术管理，还将是煤矿运输技术管理部门持久的课题。
作者:韩志远 单位:大同煤矿集团
摘要：主要从目前传统煤矿绞车电气控制方式存在的问题出发，详细地分析了煤矿绞车电气控制中变频技术的优势和应用。这种应用变频技术的煤矿绞车电气控制系统可以有效地提升绞车调速范围，具有控制精度高、系统体积小、节约能源等多种优势。
关键词：煤矿绞车；电气控制；变频技术；应用
引言
煤矿绞车电气控制系统是绞车安全稳定运行的重要保障，随着煤矿生产工作的不断深入，传统的绞车电气控制技术在实际的应用中逐渐不能满足生产的需求，其中存在着的问题也逐渐显现出来，而变频技术的应用不仅可以有效提升电气控制系统的调节能力，还可以进一步提升绞车运行过程中的可靠性、安全性以及经济性。
1传统煤矿绞车电气控制方式的弊端
1.1运行成本过高
传统的煤矿绞车调节方式运行成本高主要提现在两个方面：第一，绞车的运行需要消耗大量的能源。由于绞车的调速是通过串联电阻进行，不仅不利于提高能源的利用率，而且还会造成电能的浪费，据统计，这样的绞车调速方式所消耗的电量占据了绞车全部成本的80%以上。第二，维护和保养成本过高。通常情况下，煤矿绞车的保养与维护都需要3到5个人进行，在一定的程度上加大了人力资源的投入成本，与煤矿工业“绿色”发展的基础理念相违背。
1.2安全可靠性低
调速电阻是传统煤矿绞车电气控制系统的主要工作原理，由于受到操作者的经验影响煤矿绞车运行过程中的安全性与稳定性变得难以操控。在实际的使用中也经常出现由人为因素所引起的安全事故，例如：翻矸斗过卷或拉翻、绞车缆绳被拉断等。不仅如此，传统的煤矿绞车调速方式还存在着电路接点过多的缺点，这也与引起动作失误或不动作等问题，这也在很大的程度上加大了绞车运行过程中安全问题的不可控制性[1]。
2变频煤矿绞车电气控制的优势
在近些年中，我国的煤矿事业迅速发展，许多新设备、新技术都运用到了煤矿生产工作中，例如：电子计算机技术、自动化控制技术等。在煤矿企业的不断发展过程中，煤矿绞车电气控制的方式也有了一定的改变，以往的电气控制技术已经逐渐被变频技术所取代，并且在实际的应用中有着良好的成绩。
2.1延长绞车使用寿命，降低实际运行成本
变频技术的应用可以有效地避免煤矿绞车实际运行过程中的冲击情况，不仅降低了机械设备启动和停止过程中所造成的损伤，更好地保证设备的安全和完整，不仅起到了延长绞车使用寿命的效果，还大大地降低了煤矿绞车的保养维护成本。煤矿绞车的控制运营成本在绞车的全部投入资金中占有很高的比例，而变频技术的应用则可以有效地降低能源的损害，根据实际应用中得到的统计信息，变频技术的应用可以使绞车能源损耗量下降35%。除此之外，变频技术还起到了一定的设备保护效果，使得在其检查维修成本上也有着较为明显的下降[2]。
2.2提高电气控制精度，保证生产工作安全
在煤矿绞车的实际使用过程中，如果保证其精准度也是一个重点研究的内容。而变频技术的应用不仅可以加大电机转速的控制范围，还可以在很大的程度上提示绞车工作的精度，使绞车的输出量符合负载基本量，有效地提升煤矿生产的效率。不仅如此，在提升绞车电气控制精准度的同时，还可以为煤矿的生产运行过程带来安全保障，避免绞车运行过程中安全事故的发生，为企业的发展带来更大的经济效益。
3变频技术在煤矿绞车电气控制中的应用
3.1变频调速系统
变频调速系统主要是利用改变电动机定子的供电频率去实现设备转速的改变，以便更好地实现煤矿绞车的调速效果。在目前的煤矿绞车电气控制变频调速系统中，主要采用的是交直交变频技术，交直交变频技术主要包括了以下两个部分：第一，正常逆变。正常逆变的过程包括了整流、滤波以及逆变三个内容，其中逆变是整个过程中优秀工作，通过有效地进行电动机定子供电频率的改变进而改变绞车输出电压，从而起到良好的调速效果。第二，能量回馈逆变。能量回馈逆变包含了整流、回馈逆变以及输出滤波三个内容。其中整流主要是由IGBT来进行，而回馈逆变则是依靠电解电容来提供电压源，更好地保证了绞车的运行稳定。输出滤波的使用可以减少逆变过程中调制波对电网的干扰，让整个电气控制系统变得更好安全可靠[3]。
3.2绞车电气控制系统的改造
传统的煤矿绞车电气控制系统都是采用工频调速系统，而变频调速系统的应用可以在不影响原本调速系统的基础上进行更新和改进，这样煤矿绞车可以同时拥有两套调控系统，在其中一套出现问题时，另一套可以带来来良好的备用功效，从而更好地保障煤矿绞车电气控制工作的稳定性。为了可以让两套系统的共同存在变得更加和谐，还必须做出进一步的完善与改造，其改造工作可以适当的增加工频—变频转换功能，同时还可以在控制系统启动前，把主回路和控制回路都更换到变频位置。通过这样的改造与应用，煤矿绞车就可以同时拥有自动与手动两种控制方式。自动控制主要是通过PLC进行实现的，可以有效地提升绞车的运行效率。一般情况下，只有绞车的启停需要人工操作，其他皆为自动控制，优势在突发情况中也需要人工进行操作[4]。
4绞车电气控制变频技术的应用实例
较为老旧的煤矿绞车控制系统不仅需要消耗大量的能源，而且安全稳定性也无法保障。通过都煤矿绞车控制的分析和研究，决定对该绞车控制系统进一步地升级和改造，将变频调速控制系统应用在原来的工频控制系统中。初步估算，在进行控制系统的改造与升级之后，至少到达以下几点效果：第一，在绞车提升过程中，实际使用的能量至少节约16.4%。第二，在绞车下降过程中，假设原有控制系统是采用三档进行下降，其下降速度大约为1.5m/s，部分能量会回馈回电网，再加上摩擦等问题上所消耗的能量，难以对其实际消耗情况进行估算，但使用变频技术的煤矿绞车控制系统，在进行绞车下降工作时，会将80%以上的重力势能回馈给电网，所以至少可以节约80%的电能。
5结语
煤矿绞车电气控制系统中变频技术的应用是煤矿企业发展的必然趋势，不仅提升了煤矿企业的生产效率，还有着节约能源、保护设备安全和工作人员生命安全的效果，为企业的长期稳定发展带来非常大的促进作用，所以必须加大对煤矿绞车电气控制变频技术的应用研究，使煤矿生产更加安全稳定。
作者：马志强 单位：西山煤电集团公司设备租赁分公司
摘要:结合煤矿矿井运输专业管理实践，研究探讨了对煤矿有极绳绞车的安全技术管理，介绍了有极绳小绞车的安装要求和技术管理要求，认为小绞车作为轨道运输调度作业的必需装备，还将长久存在，研究探讨对小绞车的技术管理，还将是煤矿运输安全工作中持久的课题。
关键词:煤矿;有极绳绞车;安全管理;技术管理
矿用绞车一般可分为提升绞车和运搬绞车，提升绞车是指滚筒直径1．2m(通常为1．6m)以上的大型双滚筒绞车，其具有滚筒直径大、电机功率大的特点，主要用于立井重型货载提升和斜井重型货载或者串车货载的提升运输。运搬绞车俗称小绞车，通常是指在井上下轨道线路上牵引车辆用于物料和设备运输的各种内齿轮绞车，这类绞车的滚筒直径一般为1．2m及以下。长期以来，煤矿井上下的物料运输，主要是依靠小绞车牵引运输，近30年来，尤其是随着近10年来煤矿的兼并重组，矿井的规模和生产能力得到了很大的提高，用于煤矿井下物料运输的小绞车，逐渐为现代化的、高效率的新型辅助运输装备单轨吊、卡轨车、无轨胶轮车等所替代，使得矿井运输装备得到了跨越式的发展。煤矿辅助运输装备的发展，使得采煤、掘进、运输同步进入先进技术行列，不仅提高了煤矿的生产效率，同时也使过去煤矿井下脏、乱、差的形象，得到了很大的改观。但是，小绞车在煤矿生产中仍然具有不可替代的作用，短距离的材料运输和车场及交叉点的车辆调运，仍然离开不了小绞车。这使得对小绞车的安全技术管理还须加强，按照小绞车应用实践，还需加强小绞车安装和技术管理，才能适应煤矿现代化发展条件下对小绞车安全管理的要求。
1有极绳小绞车安装固定的要求
小绞车又有有极绳小绞车和无极绳小绞车两种，在煤矿井下现场使用中，有极绳小绞车应用较多。按照安装固定的方式不同，有极绳小绞车(以下统称为小绞车)又分为固定小绞车和临时小绞车两种。通常大多数煤矿把使用期在6个月及以上的小绞车称为“固定绞车”，而将使用期在6个月以下与其它经常移动的小绞车确定为“临时绞车”。为了确保小绞车运输过程中的安全，根据行业安全技术规定，煤矿通常会结合本矿实际情况，对小绞车的安装要求做出具体严格规定。虽然各矿有关规定内容稍有不同，但是大体管理原则是一致的。
1．1小绞车硐室或壁龛化安装要求
对煤矿采区上山和下山安装的固定小绞车，一般均要求实行硐室或壁龛化管理。要求在进行采区上山和下山的设计时，在设计中要将用于安装固定小绞车的硐室或壁龛同步设计好;施工时也应该按设计规定的参数，同时施工好小绞车的安装固定的硐室或壁龛。此外，安装固定小绞车的硐室或壁龛，还应该符合以下几项规定:1)安装在采区上山和下山巷道中进行运输作业的小绞车时，安装小绞车的壁龛的长、深、高等参数，应在设计中明确确定。一般要保证绞车挡绳板后方留有0．7m以上的操作空间，安装在壁龛内的小绞车只允许单向牵引车辆，壁龛出绳端应有可旋转的拨绳器具。2)在井下各个巷道的交叉口安装需向绞车前左右两个方向，分别变向进行牵引作业的小绞车，其硐室的宽、高、深等参数应在设计中明确确定。如果安装绞车的峒室深度超过6m时，还要有独立的通风系统。为了方便操作和检修作业，绞车挡绳板后方和不安装电机的一侧，要求留有不小于7cm宽度的操作空间或通路，电机与同侧巷道壁之间的间距，应在2cm及以上。需要在巷道中变向牵引运输物料车辆的小绞车，为了方便变向拨绳，应在前方车辆运行一侧的轨道中心合适位置安装变向拨绳轮，以控制钢丝绳的牵引方向。3)在煤矿井底大巷及车场巷道的一侧安装小绞车时，要保证小绞车(包括压车柱)最突出的部分，与最近一侧的轨道必须保持不小于5cm的间距。
1．2小绞车固定安装的技术要求
小绞车有固定安装和临时安装两种安装方式，使用期限在6个月及以上时，一般规定必须采用固定方式安装。小绞车固定安装时，通常要求遵守下列有关规定:1)小绞车安装固定时，应该根据安装地点的底板条件，决定安装固定的方式，安装固定方式通常有地锚固定或打混凝土底座固定两种方式。小绞车在岩巷和岩石等地板比较坚硬的巷道中安装时，可采用地锚方式固定，在地板相对比较软的煤巷或半煤岩巷中安装固定时，应采用打混凝土底座的方式固定小绞车。2)在岩巷和岩石等地板比较坚硬的巷道中，用地锚固定小绞车时，电机功率小于25kW时，要求所使用的锚杆的杆体直径，不应小于1．6cm;电机功率在25kW以上时，要求所使用的锚杆的杆体直径，不得小于1．8cm。同时，要求锚固锚杆的深度不能小于14cm，锚杆与机座垂直，所使用的螺母、垫圈要齐全有效，螺杆在螺母紧固后还应留有不少于三个螺距。3)在地板相对比较软的煤巷或半煤岩巷中安装固定小绞车时，要求采用浇注钢筋混凝土底座方式固定小绞车，其基础坑的深度要大于14cm，基础坑应呈现下口大、上口小形状，螺杆的下部要求呈倒楔型，以满足绞车牵引货载重量的要求。机座紧固时螺母、垫圈应齐全、有效，螺杆在螺母紧固后应留有不少于三个螺距。4)使用期限在两年以上的固定小绞车，为了加强小绞车的稳固性，还应该护绳板侧再各打两根压柱，以保证钢筋混凝土底座的牢固性。
1．3小绞车临时安装的技术要求
对于使用期限在6个月以下，临时使用的小绞车的安装，可以根据使用地点巷道坡度的不同，选择采用“4压2戗”(4根压柱，2根戗柱)式或“2压2戗”(2根压柱，2根戗柱)式固定。当绞车牵引区间的巷道坡度在5°以下时，允许采用“2压2戗”方式固定。即:在绞车机座后部两边各打一根压车柱，绞车前部机座的两边各打一根戗柱来稳固绞车。当绞车牵引区间巷道坡度为5°及以上时，为了很好地稳固绞车，必须采用在绞车前部、后部两边各打一根压车柱，在绞车前部两边再各增打一根戗柱的“4压2戗”固定方式。此外，对于小绞车打设的戗柱和压柱的强度，也有严格的要求:1)绞车的戗柱和压柱，必须使用优质坑木，其柱径应不小于14cm。2)戗柱、压柱下方均应支承在绞车底盘上，底盘上应该设置有牢固可靠的柱窝。3)戗柱应前倾与底板成(80±5)°，柱顶应设置有不小于10cm深的柱窝或柱坎。4)压车柱要垂直绞车底座打设。5)所有戗柱、压柱均不得影响司机的视线和操作。
2有极绳小绞车的技术管理要求
2．1有极绳小绞车的管理要求
大多数煤矿都将小绞车的管理，视为矿井运输技术管理工作的重点。根据相关资料统计，在煤矿发生的矿井运输事故中，1/3以上是因为小绞车操作不当而引发的。因此，加强煤矿小绞车的管理，在现代化的、高效率的新型辅助运输装备尚未广泛应用时，仍然是煤矿矿井运输管理工作的重点，只能加强不能削弱，通常矿井运输专业对在用小绞车的管理有以下要求:1)矿主管运输的技术部门，应配备专人负责小绞车的技术管理业务工作，负责组织对管辖范围内小绞车设置、安装、固定质量等，进行定期检查和专业技术指导。2)小绞车管理权责要明晰，是做好技术管理的关键环节，为了消灭小绞车技术管理上的死角，普遍的共识是实行“谁主管、谁负责，技术业务归口统一管理”的原则。3)下井安装或进行轨道运输作业的各种类型小绞车，首先应该经过检查验收，符合《煤矿矿井机电设备完好标准》的技术要求。否则，一律不得投入运输作业。4)要建立在用小绞车技术档案，凡从事轨道运输的小绞车，投入使用前应由矿运输主管部门及机电、安全、生产等有关部门共同组织验收，在确认绞车装设地点和设备配置符合安全运输和操作要求，固定合格、挡绳板合格有效，信号、各种按扭设置符合有关规定后，方可批准投入使用。5)验收资料经参加验收部门负责人和参加人签字后，由矿运输主管部门和使用单位分别存档保管致该绞车停止使用之日。
2．2有极绳小绞车的技术要求
小绞车是矿井运输工作离不开的运输工具，按照技术操作规定认真进行操作作业，是保证小绞车运输安全的关键，同时，小绞车的技术状况也应满足安全作业要求:1)在用小绞车的信号装置，必须声光兼备，能实现双打对打。2)小绞车安装地点采用支架支护时，支护必须合格。安装小绞车硐室的前后5m范围内，支架必须保证硐室或作业地点不片帮、不漏矸，无“积水、淤泥、杂物”，巷道要通畅。3)各个涉及运输作业的队组，应建立小绞车日常检查、维护和定期检查、检修制度。4)同一巷道多部绞车进行接力牵引运输作业时，每个绞车都应有独立的信号系统，不得串联。5)两部及以上小绞车，不得同时在同一轨道线路区间进行运输作业。
3结语
随着煤矿现代化的、高效率的新型辅助运输装备单轨吊、卡轨车、无轨胶轮车的逐步应用，矿井运输装备必将得到跨越式的发展，但是，小绞车作为轨道运输调度作业的必需装备，还将长久存在。因此，研究探讨对小绞车的技术管理，还将是煤矿运输技术管理部门持久的课题。
作者：韩志远 单位：大同煤矿集团煤峪口矿
