煤矿提升机电气控制系统的技术改造研究

王海港

（山西霍尔辛赫煤业有限责任公司，山西 长子 046600）

引言

煤矿提升机是煤矿开采中重要的电力设备，是人员、物料、设备在地面与矿底的综合运输设备，其运行效率与性能直接关系到了煤矿的开采效益与开采安全。我国的煤矿提升机发展较为落后，主要是在发展初期从国外引进的，已经落后于世界先进水平。随着电气技术的发展，对煤矿提升机电气控制系统进行技术改造成为提升煤矿生产效率与生产安全的重要途径。

1 煤矿提升机电气控制系统的发展

早些时期，我国煤矿的主要提升机的电气控制系统都是源于模拟电子技术，是早期从苏联等国家引进的，主要是将模拟技术与直流调速技术结合应用，实现对提升机绞车操作的自动化控制。现阶段，我国从德国和瑞典引进了提升机先进技术并对其进行完善，实现了以微处理器对拖动电机进行数控，以及以可控硅变流技术和利用计算机实现对矿底的监控。尤其是随着我国电子技术的发展，将煤矿提升机与交流同步进行结合，实现了交流同步机传动系统功能，提高了数字控制能力，即PLC 技术。PLC 技术是利用数字编程的方式实现对机械的自动化控制，对环境的适应性高，具备一定的故障诊断能力，当出现异常情况时，可以及时发出警报，可提高采矿的安全性。随着信息技术的进步，智能化将是煤矿提升机电气控制系统发展的主要方向之一。

2 提升机电气控制系统存在的问题

1）煤矿提升机在运行过程中，其开关设备由于暴露在外，易受到外力的撞击而遭到损坏，从而引发事故，造成安全风险；

2）煤矿提升机电气控制系统中的电子转子回路通过交流接触器切换串联电阻进行调速，切换方向依靠的是高压侧接触器，由于煤矿提升机的运行时间长，需要切换的频率高且快，容易造成因接触器的触头被烧坏而使线圈弹簧老化，引发提升机故障；

3）煤矿提升机电气控制系统的控制屏布线较为复杂，不仅其控制板的元件复杂且接触点很多，任何一个元件出现故障都会影响对提升机的正常控制，而且对控制板的故障查找较为困难，难以及时排除影响；

4）煤矿提升机制动系统组成较为复杂，保护电路所含的电气元件以及电气节点较多，一旦出现故障，将导致煤矿提升机的制动系统出现问题，很容易造成较大的事故。

3 煤矿提升机电气控制系统的技术改造方法

3.1 运用PLC 技术改造电气控制系统

PLC 技术是现阶段煤矿提升机技术改造的核心内容，即通过可编程逻辑控制器对煤矿提升机的电气控制系统进行改造，提高其自动控制能力。PLC 技术对于环境的适应性高，具备一定的故障诊断能力，当出现异常情况时，可以及时发出警报，是嵌入式计算机操作系统的一种[1-2]。根据其应用的不同，把PLC技术分为组合式PLC 和固定式PLC，相对而言，组合式PLC 的灵活性更强，且具备较好的拓展性，因此适应范围更广。对煤矿提升机进行PLC 技术改造，首先要论证现有的煤矿提升机的特点，并由专业的技术人员根据煤矿提升机的实际运行情况，对煤矿提升机的电气控制系统进行PLC 改造，最主要的是提高其保护系统的能力，保证煤矿提升机的安全性能。通过PLC 改造的煤矿提升机可以有效降低人工参与的程度，减小因人工操作失误带来的影响。通过PLC 技术提升电气控制系统，可以对煤矿提升机在运行过程中的各种信号进行分析与处理，依靠逻辑程序进行判断与控制，不仅控制效率可得到有效提高，且安全性得到进一步增强。

3.2 运用低频全数字控制技术优化制动系统

以低频全数字控制电源柜对传统的制动电源柜进行改造，可以有效减少人工操作，且在制动过程中更为平稳，从而有效减轻制动系统间的磨损，使变频器的调速控制电路变得更为简单。全数字低频电源柜具备多重保护的特性，与PLC 技术相结合可以实现对煤矿提升机的精准控制，有效降低制动系统的故障发生率，实现对煤矿提升机的实时监控，延长制动系统的使用寿命，提升煤矿提升机的安全性能。

3.3 运用贮备技术提高电气控制系统的控制和保护性能

针对运行时间较久、技术较为传统的煤矿提升机进行技术改造，首先要运用贮备技术对其进行技术可行性论证，这是由于传统的煤矿提升机存在较大的技术局限性，其控制性能与保护性能均不满足改造的需求，难以在出现故障时起到较高的保护作用。因此，针对此类煤矿机进行改造时需要增加额外的贮备单元，以提高其控制性能和保护性能，降低其改造后的安全风险。

3.4 运用智能技术提升自动控制系统的稳定性和效率

智能技术的概念出现得非常早，但是发展较为缓慢，近年来随着芯片技术的进步以及计算机、互联网技术的发展，智能技术取得了明显的进展，已经逐渐被运用在我们的生产生活中。比如语言识别技术、人脸识别技术以及智能家电等都是智能技术应用的一部分。在煤矿提升机改造中运用智能技术实时采集提升机运行数据，可以实现对设备故障的自我排查，提升系统控制的稳定性和效率，实现智能自动化生产，最终实现提升生产效率、降低人力成本投入、促进煤矿生产发展，是未来主要的发展趋势之一。

4 结语

先进的自动控制技术具有组态简单、适应性强、配置灵活优点，对煤矿提升机电气控制系统进行自动化技术改造，可有效降低劳动强度、节约资源、提高生产效率。目前，自动控制技术的发展虽然已经较为成熟，应用也十分广泛，但是随着芯片技术、人工智能技术的进步，未来自动控制技术还将得到更大的发展[3]，煤矿提升机电气控制系统的自动控制也将越来越智能化，控制水平也将越来越高。