行人斜井架空乘人装置变频改造技术研究
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摘 要：高阳煤矿行人斜井原先使用的架空乘人装置是全天候工频运行，这样对电机的损耗大、故障率高、不能够有效的节能。针对目前的使用情矿将该架空乘人装置进行了变频改造，改造后的系统运行平稳、故障率降低，节能效果明显。
关键词：架空乘人装置变频改造
变频调速技术是一种以改变交流电动机的供电频率达到交流电动机调速目地的技术，变频调速以其优异的调速和启制动性能，高效率、高效率因数和节电效果、广泛的适用范围及其他许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。电机交流变频调速技术是当今节电、改善工艺流程，以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。
1 改造背景
高阳煤矿行人斜井使用的架空乘人装置为扬州市百思特机械设备有限公司生产的RJY55-16/1450型架空乘人装置，巷道总长802m，巷道最大坡度16°，驱动电机功率55kW，运输速度为1.2m/s，运输效率360人/h，属于大功率设备。行人斜井猴车运行状态为全天运行，即使非出入井高峰期，猴车也在全速运转，长时间运行造成电量的浪费，对电机寿命的耗损大，设备长时间运行故障率较高，钢丝绳磨损大更换率高，达不到节能降耗的目的，如果使用软启动控制猴车的开停，长期的频繁启停也会对设备造成损坏，同时软启动控制猴车也将乘坐的平稳性大大降低[1]。
为了充分的节能降耗，实现不乘人时低速节能运行，乘人时猴车正常运转，到夜间长时间无人乘坐时，猴车停止运行，一旦有人乘坐，传感器感应后自动启动;同时也为了提高猴车运行的平稳性，高阳煤矿机电技术中心对行人斜井使用的架空乘人装置电控进行变频改造，改造后的架空乘人装置改善了启动、制动的平稳性，减少了设备的维护量，降低了运行费用，收到了显著的节能效果，并且保证了架空乘人装置的安全运行，具有良好的社会效益。
2 改造方案
2.1 系统方案
在行人斜井的机头、机尾处安装人体红外传感模块并将信号传输至PLC，PLC根据时间段对变频器进行控制，6：00-24：00当没有人下井时猴车处于低速节能运转，当有人下井时传感器监测到人员，猴车自动转为正常高速运行，直到把人员送到井下后猴车自动转为低速节能运行，井底人员出井也是如此，如此反复循环，达到自动高低速运行;24：00-6：00由于出井人员较少，实现自动开停，即有人乘坐，猴车启动运行，无人乘坐，猴车停止运行，达到节能降耗的目的[2]。
2.2 系统工作原理
本系统在行人斜井的机头、机尾分别安装一个人体红外传感器，两个红外传感器模块连接PLC的两个开关量输入口，PLC的开关量输出连接变频器开关量输入口，变频器输出连接变频电机。
系统共有红外传感器模块、PLC控制中心、变频开关、变频电机等组成。当红外传感器检测到有人需要乘车时，红外传感器模块输出开关量信号至PLC开关量输入口[3]。PLC根据时间段进行相应的程序调用，并输出信号到变频器的多段速输入口，变频器根据该信号控制变频电机运行。
红外传感器模块：该模块由我自主焊接而成。本模块由型号为BC-SR501的红外传感器、三极管、继电器等组成。当红外检测到有人经过时输出高电平信号，该高电平信号驱动三极管导通，三极管控制继电器线圈的得电从而输出開关量信号。在机尾的综保照明上取AC127V，通过开关电源变出DC5V供红外传感器使用，DC12V供模块上的继电器使用。两个模块并行接PLC的两个开关量输入口。
PLC控制中心：PLC是该系统的控制核心。PLC选用国产西门子S7-200，CPU为224它有14个开关量输入，10个开关量输出。机头、机尾两个传感器模块开关量输出连接PLC的两个开关量输入。PLC的两个开关量输出连接变频器的多段速输入。
变频开关：本系统使用的变频器是淮南市万泰的BPJ1-400/660隔爆兼本质安全型交流变频器。额定输入电压660V，最大输出功率200kW，控制型式为变频调速，频率可调范围0.5-50Hz。变频开关内部使用英威腾变频器[4]。
变频器多段速：本变频器在开关量输入口设置了多段速，根据英威腾变频器主板接线图，将变频器多段速接口引至变频器过线组。PLC的两个开关量输出连接变频器的开关量输入口即多段速口。
变频电机：型号ABB变频电机QABP 250M2A 2P 3000转 55kW。一般采用强迫通风冷却，即主电机散热风扇采用独立的电机驱动。
3 效果
我矿猴车使用55kW电机，6：00-24：00这段时间其中有9个小时处于低频运行，低频按25Hz计算，每月可节省电费约5000元;24：00-6：00其中有4小时处于停止运行情况，每月节约电费约7000元，每年共计节约电费约14万元，还可减少猴车钢丝绳的磨损。
我矿行人斜井猴车使用变频开关和PLC同步自动化控制，达到有人乘坐时高速运行，无人乘坐时低速运行，有效的提高了设备的使用寿命，降低了用电量。降低了维修率，有效的实现了节能降耗和人工的投入。
参考文献：
[1]张艳星.架空乘人装置乘人间距机械控制装置的创新应用[J].机械管理开发，2018，33（07）：47-48.
[2]张建静.煤矿辅助乘人装置的常见故障及性能提升分析[J].机械管理开发，2018，33（08）：273-274.
[3]郑建国.架空乘人装置自动控制系统研究[J].内蒙古煤炭经济，2018（21）：58+82.
[4]刘林凯.基于PLC控制技术的架空乘人装置控制系统研究[J].内蒙古煤炭经济，2018（13）：60+75.
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