矿井提升机调速控制系统的研究

矿井提升机调速控制系统的研究
宋鹏
【期刊名称】《《机械管理开发》》
【年(卷),期】2019(034)011
【总页数】2页(P240-241)
【关键词】提升机; 控制系统; 仿真分析
【作者】宋鹏
【作者单位】晋煤集团长平公司长平机电队山西高平048411
【正文语种】中文
【中图分类】TD63+3
引言
煤矿提升机作为煤矿地面和井下人员运输的通道，其工作时的稳定性和可靠性直接关系到提升作用的安全性，由于煤矿提升机的工作特性，其在提升作业时具有非线性和时变形。

现有煤矿提升机的控制系统在控制过程中存在着调速性能差、无法根据提升机运行状况自动调节运行速度的缺陷，鲁棒性[1]差，无法控制提升机按照设定的运行速度曲线进行运行，给提升机系统的稳定运行带来了较大的安全隐患。

根据对提升机工作特性的研究，以某矿的矿井提升机为研究对象，提出了一种新的调速控制系统，以改进的调节器[2]作为调节核心，实现了根据提升机工作特性自动对其运行状态进行调整，满足安全、稳定、高效的矿井提升需要，根据在某矿的
实际应用表明该调速控制系统具有稳定性高、鲁棒性强的优点，具有极大的应用推广价值。

1 提升机提升速度曲线及调速控制原理
为了更好地对矿井提升机的调速控制系统进行优化，首先以某矿的矿井提升机为研究对象，对其运行过程中的速度特性曲线进行监控，结果如图1所示。

图1 某矿提升机运行速度曲线
由图1可知，该矿井提升机在运行过程中所设定的运行速度曲线呈现周期性的特点，在0～t0时刻为了降低对提升机支撑机构的冲击，选择的加速度相对较小，当提升机开始运行后，为了提升运行效率，选择在t0～t1时刻提升加速度直到达到系统所设定的最大提升运行速度vm，当运行速度达到最大后，提升机将在t1～t2的时间段内维持匀速运行。

在t2～t3时间段内系统开始控制提升机进行减速运行，直到达到爬行运行速度v4，当达到井口后，提升机停止运行。

根据提升机运行时的速度特性曲线，所提出的提升机调速控制系统的调速控制逻辑关系如图2所示[3]。

图2 提升机调速控制系统逻辑示意图
由图2分析可知，该调速控制系统在运行过程中，系统首先接受理论的电机转动角速度ω1，同时系统内的状态预测器通过将所监测到的提升机运行时的速度与对应时刻的理论运行速度进行对比，并对接下来的提升机的运行状态趋势进行预判，根据判定结果输出一个对应的电机运转预测角速度值ω2，系统接收到电机的预测运转角速度后，根据理论上的速度变化情况进行电机转速修正，并输出调速控制[4]状态信号Mq，通过该调速信号对提升机的运行速度进行调整，使其实际运行速度最大限度的复合理论运行速度v。

该提升机调速控制系统在额定载荷条件下的速度运行曲线如下页图3所示。

由实际验证结果可知，当提升机在额定载荷下运行时，在调速控制系统作用下，提
升机的实际运行速度曲线和期望速度运行曲线基本吻合，且在整个速度变化过程中的动态波动较小，速度调节时的响应速度快，稳定性好，完全满足提升机额定工况下的稳定运行要求。

图3 提升机在额定载荷下的速度变化曲线
提升机在特殊工况下，需要以最大的载重量进行运行，当在最大可承受载荷
1.4×105N情况下运行时，其速度变化曲线如图4所示。

图4 提升机在最大载荷下的速度变化曲线
由图4可知，当提升机在最大载荷工况下运行时，由于载荷大幅度增加，使其在运行初期的速度调整上出现了一定的偏差，但当进入到加速运行阶段后，系统迅速实现了对运行速度的精确修正和跟踪响应，实现了在整个运行过程中实际运行速度和理论运行速度的基本吻合，表现出了极高的稳定性。

该矿井提升机调速控制系统自运行以来，基本上消除了矿井提升机在工作过程中所出现的急停、冲击、大幅震荡的情况，使提升稳定性和提升效率均得到了显著的提升。

在运行过程中该调速系统稳定性高、鲁棒性强，完全能够满足各种工况下提升机稳定工作的要求。

2 结论
1）该型系统采用了状态预测加调节的控制模式，根据对提升机运行状态的预测，输出调速控制状态信号，实现对提升机在不同运行工况下的稳定调节；
2）该提升机速度调节系统，在额定工况和满载工况下均能够确保提升机的实际运行速度曲线和期望速度运行曲线基本吻合，且在整个速度变化过程中的动态波动较小，速度调节时的响应速度快，稳定性好，完全满足提升机不同工况下的稳定运行要求。

参考文献
【相关文献】
[1]刘淮霞.矿井提升机复合控制系统的仿真分析[J].徽理工大学学报（自然科学版），2011，31（4）：22-24.
[2]余发山，岳伟超，张瑞庄，等.基于迭代学习的矿井提升系统跟踪控制[J].电子测量与仪器学报，2014，28（2）：138-145.
[3]郝晓弘，胡振邦，郝守庆，等.模糊PID迭代学习控制算法在矿井提升机中的应用 [J].工业仪表与自动化装置，2011（1）：6-8.
[4]林金泉.基于混沌优化的矿井提升机的控制仿真研究[J].电气应用，2012（8）：28-31.。