煤矿提升机电气控制系统的技术改造

马怀清，郑宏孝

(陕西陕煤蒲白矿业有限公司白水煤矿，陕西白水715604)

0 引言

作为矿山电力拖动系统的有机内容之一，提升机能够在提升运送煤炭与人员等方面使用，所以在煤矿中非常普及。现阶段，中国煤矿中应用了上百套矿井提升机，其中许多仍然为上世纪70 年代引进的，在长时间内一直没有更新，对煤矿安全产生严重威胁。对于煤矿来说，要是想提升自身的竞争力，则一定要引入各种先进的技术设备。基于此，煤矿企业需要对提升机实施技术改造，使其不断优化升级。

1 提升机电气系统的主要问题

现阶段，中国90%以上的矿井提升机以低于1 000 W 的交流异步电机拖动的，一半以上主要通过F—D 机组来供电，制动主要以晶闸管装置实现，传统交流拖动系统具有相对较低的调速性能，其可靠性与监控能力相对较低，同时具有相对较低的效益。从20 世纪80 年代开始，新添加了自动控速、深度指示器等后备保护与监控设备。

提升机非常易于引发一定的电气故障，按照后果轻重，主要有参与制动与报警故障两类。前者主要有钢丝绳过卷、机械探指器断轴等，非常易于引发灾难性后果;后者通常涉及到制动油温、油压故障等，能够利用声光报警方式对其进行控制。

因转子偏离定子中心，在调试以及工作时，直流传动系统将会产生机电非线性耦合振荡现象。使得附近设备共振，会对人身安全产生威胁。其控制系统故障主要有以下几方面基本特点:①故障率高。其中任何单元发生问题，均能够对整个系统的正常工作产生不利作用。②稳定性差。工程开展过程中，系统非常易于受到开采条件、电阻参数等诸多方面的作用，同时应当按照具体状况不断修正调试，对维修工作者的技术水平具有非常高的要求。③操作复杂。具体运行时，开、停机、变速等均利用人工与主令控制器来进行，操作难度相对较高，同时动力制动电源不稳定，具有相对较低的可靠性。

2 提升机电气系统改进策略

2.1 贮备设计技术

改造传统提升机电气系统，能够利用贮备设计技术来实现，即增设贮备单元到电气系统里面，当其中的某个单元失效的时候，可利用与其具有相同功能的外部单元对其进行检测，或者将其取代，从而使其对煤矿生产的干扰降低。

2.2 PLC 技术

PLC 系统主要是经由信号采集及其后续的一系列处理过程，实现各种逻辑工作，从而能够保护提升机，使其处于正常运行状态之中。其主要功能涉及到后备保护;减速过程中的若干自动设定与执行功能;声光故障报警;实时显示各种状态。

经由优化之后其保护性能明显提升，其运行安全性与可靠性明显增强，同时能够降低维护成本，所占区域非常小。比如提升机运行过程中，该技术能够避免过流等各种故障;语言报警系统能够进一步降低人工操作难度;其无触点操作在很大程度上改善了其工作质量与安全性，并且无需对备件进行更换，降低了人工任务与材料消耗。除此之外，其能够实现过程控制，全方位的控制，使其实现完全自动化。

2.3 深度指示器改造

计算机与电子技术为该系统的进一步优化升级奠定了基础。过去的机械式深度指示器在运行中非常笨重，存在一定的误差，新型设备通常包括数字式与电子式两种类型的指示器，能够对信号进行诸多操作，为主控PLC 系统提供帮助，使其能够顺利进行监控保护工作。

电子式指示器能够实时显示提升机及其元器的运行状态，能够模拟绘制其运行状况图，具有相对较高的可视化水平，同时非常便于使用，同时还具备非常不错的动、静态特性。

全数控晶闸管主要是利用人工或电脑改善电流与速度调节器参数，利用这种方式来完成调节电流、控制速度与保护电枢、磁场圈路等。其具有诸多方面的优势，如相对较强的高速信号处理能力、丰富灵活的指令、事件控制器处理迅速，能够及时同步校正矿井中的信号，加强地面和井下的沟通和监控工作。

2.4 交变频制动方式

主要是利用电力半导体元件来发挥功能，利用其通断功能，变频器把输入电源变成电能(可调频率)，在此基础上，将其输送至交流电动机来对转速进行控制。到目前为止，实践中最常用到的变频器大部分为“交—直—交”结构，也就是通过整流器将工频交流电源变为直流电源，在此基础上，然后变为交流电源。在这里，变频器的电路主要包括整流、中间直流环节、逆变及控制部分三者。

该种方式具有相对交单的电路，在很大程度上降低了接触器、电阻器等各种元器件的使用消耗，同时减小了故障发生的概率，在实践中具有非常不错的节能效果。在提升机调速系统中引入变频器属于今后的趋势。对于那些规模实力相对较小的煤矿企业来说，其对提升机中的TKD 电控系统的技术改造，已经引入了交变频制动技术。

2.5 其他改造技术

在传统设备的前提下，引入标准化插件结构、电气模块，以此来对那些老旧的控制核心器件进行更换。该种改造方式具有诸多方面的优势，例如其所需要的成本相对较低，同时能够在很短时间内就完成，然而其存在新旧元件的兼容与通信等诸多方面的不足，系统工作过程中依旧存在一定的故障隐患。

利用局域网技术，上位机能够实时监控提升机系统，并对其进行分析，最终能够充分共享资源，使管理水平不断提升。

通过PWM 整流控制技术对其有源前端进行控制，通过这种方式能够减小网侧电流谐波，同时还能够降低其谐波污染。

将双套配置引入到行程监控与安全回路上，通过多重防护对其安全性参数进行改善。提高其故障判断与记忆能力，最终能够使维修工作者在出现故障的时候，能够及时发现故障所处位置，进而使其运行效率有所提高。

3 结语

提升机的安全运行在很大程度上决定着煤矿的产出。细致深入地对其实施技术改造，使其自动化程度不断提升，能够不断提高矿井产量与速率，同时还能够降低电能消耗与故障发生率，从而推动煤矿提升系统向着自动化、信息化方法不断前进。开展技术改造过程中，必须充分结合中国现阶段的具体状况，积极学习和借鉴国际先进技术，努力进行自主创新，从而推动我国煤矿健康持续发展。