2025-07-30
鉱山巻き上げ機は、石炭鉱山や非鉄金属鉱山の生産プロセスにおける重要な設備です。巻き上げ機の安全で信頼性の高い運転は、企業の生産状況と経済的利益に直接関係しています。この種の牽引システムは、頻繁な正逆モーター始動、減速、および制動を必要とし、典型的な摩擦負荷、つまり一定トルク特性負荷です。以前は、主にギアウィンチ（機械的牽引）、油圧ウィンチ（油圧牽引）、およびAC非同期モーターローター直列抵抗速度制御ウィンチ（電気的牽引）などが主流でした。傾斜シャフト巻き上げ機の動力は、巻線モーターによって供給され、ローター直列抵抗速度調整を使用します。
傾斜シャフト巻き上げ機の機械的構造を以下の図に概略的に示します。
現在、中小規模の鉱山のほとんどは傾斜シャフトウィンチを使用して巻き上げを行っており、従来の傾斜シャフト巻き上げ機は一般的にAC巻線型モーター直列抵抗速度制御システムを採用しており、抵抗はACコンタクタ-サイリスタによって制御されます。この制御システムは、速度調整プロセス中のACコンタクタの頻繁な動作と、設備の長い運転時間により、ACコンタクタの主接点が酸化しやすく、設備の故障を引き起こす可能性があります。さらに、減速およびクリーピング段階での巻き上げ機の速度制御性能は悪く、停止位置が不正確になることがよくあります。巻き上げ機の頻繁な始動、速度調整、および制動は、直列抵抗器のローター外部回路でかなりの電力消費を生成します。このAC巻線モーター直列抵抗速度制御システムは、段階的な速度制御であり、速度制御の滑らかさは悪いです。低速機械的特性は柔らかく、静的差分率は大きいです。抵抗は差分電力の消費に影響し、省エネは悪いです。始動プロセスと速度シフトプロセスでの電流の影響は大きいです。高速運転時の振動、安全性は悪いです。したがって、元のシステムは、安全性と信頼性、速度調整、省エネ、操作、メンテナンスなどの側面で、さまざまな程度の欠陥があります。インバータウィンチ以来、傾斜ウィンチの設備レベルは質的に変化しました。現在、周波数変換ウィンチは市場で主流の製品となっており、その主な特徴は次のとおりです。
従来のAC巻線モーター直列抵抗速度制御システムの欠点を克服するために、周波数変換速度制御技術を使用して巻き上げ機を変換すると、全周波数（0〜50 Hz）範囲の一定トルク制御を実現できます。回生エネルギーの処理は、安価なエネルギー制動プログラムまたはより重要な省エネフィードバック制動プログラムを使用できます。また、油圧機械制動、二次ブレーキバルブ、およびインバータ制動の設計プロセスを統合する必要があります。
インバータウィンチ電気制御システムは、AC非同期モーター（巻線型またはかご型）によって駆動される単一または二重ドラム巻線ウィンチ用です。新しく設置されたウィンチで使用できますが、古いウィンチ電気制御システムの技術的な変革にも適しています。
周波数変換ウィンチ電気制御システムは、周波数変換速度制御システム（周波数コンバータ+ブレーキユニット+ブレーキ抵抗ボックス）、PLC制御システムドライバデスクに簡単に分割できます。
ウィンチ機械システム構成を図に示します。
二線式システム：PLC制御システムは、2つの主要なPLCシステム、主制御システムとしてのPLC1、および監視システムとしてのPLC2で構成されています。各PLCシステムには、独自の独立した位置検出要素（シャフトエンコーダ）があります。通常の動作中、2つのPLCシステムは同時に動作して、ウィンチの「二線式システム」制御と保護を実現します。2つのPLCシステムが同期して動作できるように、2つのPLCシステムの位置と速度信号はPLC1内でリアルタイムで比較され、偏差が大きすぎると、すぐにアラームが生成されます。2つのPLCシステムは、主に通信の形でデータを交換します。
緊急モード：1つのPLCが故障した場合、またはその位置検出要素が故障した場合、単一のPLCは「緊急1」または「緊急2」モードで動作を継続できます。緊急モードでのウィンチの作業は、保護が欠落していないためですが、「二線式システム」はありません。ただし、ウィンチの安全で信頼性の高い動作を確保するために、動作速度は半分の速度に低下します。2組の位置検出要素が故障した場合、ウィンチは0.5m / s以下の速度でのみ実行できます。
デュアル速度ソース：制御システムの実際の速度は、インバータとシャフトエンコーダの2つの異なる速度ソースから取得され、制御と過速度保護に関与する実際の速度は、両方の最大値から取得されます。
位置制御：PLCは、ストロークによって与えられた速度を独立変数v（s）として自動的に生成し、v（t）とv（s）の二重付与の後に等速セクションによって与えられた速度を生成し、その両方でv（s）は主にストロークによって与えられます。
半自動運転モード：従来の半自動運転モードとは異なり、ドライバのコンソールにある「速度選択スイッチ」を使用して、ウィンチの走行速度と作業ゲートの開閉を同時に制御します。これは、傾斜シャフトウィンチの操作に特に適しています。
巻き上げ機が周波数変換によって変換された後、システムの作業プロセスはあまり変わりません。ハンドルを前後に押すと、エンコーダを回転させてパルス数をPLC高速計数端子に送信し、一定の範囲内でインバータの速度を無段階に調整できます。「ハンドルゼロ」、「前進」、および「後退」の接点を与えることもできます。モーターが前進または後退のどちらであっても、石炭は鉱山から地上に引きずられ、モーターは前進および後退の電気的状態で動作し、完全に積載されたトレーラーがシャフトの口に近づいたときにのみ、減速と制動が必要であり、巻き上げ機の作業タイミング図を以下に示します。
