架空乘人装置节能控制装置的分析

张海军

（山西煤炭运销集团锦瑞煤业有限公司， 山西 吕梁 033000）

引言

架空乘人装置主要用于矿井斜巷、平巷运送人员，通过电动机带动减速机上的摩擦轮驱动，采用架空的无极循环钢丝绳作为牵引承载。钢丝绳主要靠尾部张紧装置进行张紧，沿途依托绳轮支撑，以维持钢丝绳在托轮间的饶度和张力，抱索器将乘人吊椅与钢丝绳连接并随之做循环运行从而实现运送人员的目的，是煤矿上常用的人员输送设备。为了确保架空乘人装置在满载工况下的稳定运输需求，其均采用了大功率电机进行驱动运行，在实际运行过程中架空乘人装置多数情况下均是轻载运行，但电机保持恒功率输出，造成了严重的资源浪费，不利于煤矿生产企业的节能降耗[1]。本文通过对架空乘人装置运行全过程进行分析后，提出了一种智能控制的架空乘人装置节能控制装置，其采用专门的传感器设备，能够对架空乘人装置上人员的分布情况进行分析，自动调整驱动电机的输送功率和转速，实现最大限度的节能运行。根据实际应用表明该节能控制装置能够极大提升架空乘人装置运行的经济性，同时该系统还具有远程控制能力，实现对架空乘人装置运行情况的实时监控，确保设备的运行安全性，对提升煤炭生产企业的经济效益具有一定的作用。

1 架空乘人装置节能控制装置结构

架空乘人装置节能控制装置的整体结构如图1所示[2]。由图1 可知，其主要包括了一系列的传感器设备，用于对架空乘人装置上的人员情况和电机的运行情况进行监控，PLC 控制装置作为架空乘人装置的控制核心，用于根据各传感器设备的监测结果对驱动电机的运行情况进行调整，同时该控制装置还具备过载保护、断电急停、闭锁保护等，利用优化的运行控制程序实现对架空乘人装置的运行控制。

该架空乘人装置控制装置的控制核心在于，传感器设备自动对架空乘人装置上的人员分布情况进行监测，当监测到有人乘坐时，控制驱动电机启动，同时架空乘人装置将人员集中到设备的端部或者尾部，特别在下行的过程中会将人员集中在端部，最大限度地利用设备和人员的重力势能[3]，满足节能控制需求。当系统的传感器设备在规定的时间内（约3 min）未监控到有人时，系统将启动停止信号，暂停架空乘人装置的运行，为了防止误判断，在架空乘人装置时设置人工启动器，满足特殊情况下人员的控制需求，确保架空乘人装置的运行安全。

为了提升该节能控制装置在正常运行过程中的节能运行，在系统内设置了一个变频器设备，PLC 控制装置内设置了不同人员数量和分布情况下的架空乘人装置运行控制逻辑，能够根据不同的工况控制变频器输出不同的变频电流，实现对驱动电机输出功率的灵活调整，极大提升了架空乘人装置在不同工况下的适应性。

2 节能控制装置硬件结构

该节能控制装置需要长期在煤矿井下恶劣的工况下运行，因此对控制装置硬件结构的可靠性和灵敏性要求极高，特别是变频器设备，其工作时的稳定性和可靠性直接关系到整个节能控制装置工作的有效性，因此在进行硬件结构选型时需要综合考虑井下的高湿、高尘、高电磁干扰和耗能等因素。通过对

多种变频器和控制器设备的分析，最终选取了

FR-D700 型变频器[4]设备和PLC 控制器，在变频器和PLC 控制器的外侧设置了防爆外壳，满足煤矿井下的防爆要求。同时由于井下存在较高的电磁干扰，因此在选择数据传输信号电缆时应该选取具有双屏蔽防护层的电缆设备，确保监控数据信息传输的安全性和稳定性，节能控制装置的接线示意图如图2所示[5]。

图2 节能控制装置接线示意图

如图2 所示，该硬件结构系统内，采用了扁平直线式的综合控制模式，优点是数据处理及时，能够满足对架空乘人装置快速灵活控制的需求，但是缺点是各处按钮均通过一个连接电缆控制，当出现故障或者接触不良时易导致人工现场控制的失灵，但考虑到该节能控制装置具有远程控制、紧急制动等保护措施，因此对于其缺点可忽略。

3 结论

针对架空乘人装置运行过程中能耗高、运行经济性低的缺陷，提出了一种架空乘人节能控制装置，该控制装置以变频器和PLC 控制装置为核心，采用大量传感器设备对架空乘人装置上的人员分布情况进行监测，然后根据监测结果自动选择相应的控制运行程序，控制驱动电机的输出功率，满足不同工况下节能运行的需求，根据实际应用表明：

1）传感器设备自动对架空乘人装置上的人员分布情况进行监测，当监测到有人乘坐时，控制驱动电机启动，在下行的过程中会将人员集中在端部，最大限度地利用设备和人员的重力势能，满足节能控制需求。

2）当系统的传感器设备在规定的时间内（约3 min）未监控到有人时，系统将启动停止信号，暂停架空乘人装置的运行，满足节能控制需求。

3）PLC 控制装置内设置了不同人员数量和分布情况下的架空乘人装置运行控制逻辑，能够根据不同的工况控制变频器输出不同的变频电流，实现对驱动电机输出功率的灵活调整。