2025-07-30
鉱山巻上機は、石炭鉱山や非鉄金属鉱山の生産工程における重要な設備です。巻上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、制動を必要とし、典型的な摩擦負荷、すなわち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。傾斜シャフト巻上機の動力は、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。
傾斜シャフト巻上機の機械構造を図で示します。
現在、中小規模の鉱山では傾斜シャフトウィンチを使用して巻上げを行っており、従来の傾斜シャフト巻上機は一般的にAC巻線型モーター直列抵抗速度制御システムを採用し、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時間の運転により、ACコンタクタの主接点が酸化しやすく、設備故障を引き起こす可能性があります。さらに、減速およびクリープ段階での巻上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。巻上機の頻繁な始動、速度調整、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発生させます。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。低速での機械的特性は柔らかく、静的差率が大きいです。抵抗による差動電力の消費、省エネ性能が悪い。始動プロセスと速度シフトプロセスでの電流衝撃が大きい。高速運転時の振動、安全性が悪い。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が市場の主流製品となっており、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上機を変換すると、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。そして、油圧機械制動、二次ブレーキバルブ、インバータ制動の設計プロセスに統合されます。
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シングルまたはダブル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改造にも適しています。
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ー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。
2線式システム：PLC制御システムは、メイン制御システムとしてのPLC1システムと、監視システムとしてのPLC2システムの2つの主要PLCシステム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。通常運転中、2つのPLCシステムは同時に運転を開始し、巻上機の「2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。緊急モードでの巻上機の作業は、保護が欠落していないためですが、「2線式システム」はありません。ただし、巻上機の運転の安全性と信頼性を確保するために、運転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、巻上機は0.5m / s以下の速度でのみ動作できます。
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）の二重給電を実行した後、等速セクションによって与えられた速度を生成します。そのうち、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、ドライバーのコンソールにある「速度選択スイッチ」を使用して、巻上機の運転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。
巻上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」、「後退」の接点も与えることができます。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牽引され、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、巻上機の作業タイミング図を以下に示します。
