煤礦提升機電氣控制系統(tǒng)的技術(shù)改造

馬懷清，鄭宏孝

(陜西陜煤蒲白礦業(yè)有限公司白水煤礦，陜西白水715604)

0 引言

作為礦山電力拖動系統(tǒng)的有機內(nèi)容之一，提升機能夠在提升運送煤炭與人員等方面使用，所以在煤礦中非常普及。現(xiàn)階段，中國煤礦中應用了上百套礦井提升機，其中許多仍然為上世紀70 年代引進的，在長時間內(nèi)一直沒有更新，對煤礦安全產(chǎn)生嚴重威脅。對于煤礦來說，要是想提升自身的競爭力，則一定要引入各種先進的技術(shù)設(shè)備?；诖耍旱V企業(yè)需要對提升機實施技術(shù)改造，使其不斷優(yōu)化升級。

1 提升機電氣系統(tǒng)的主要問題

現(xiàn)階段，中國90%以上的礦井提升機以低于1 000 W 的交流異步電機拖動的，一半以上主要通過F—D 機組來供電，制動主要以晶閘管裝置實現(xiàn)，傳統(tǒng)交流拖動系統(tǒng)具有相對較低的調(diào)速性能，其可靠性與監(jiān)控能力相對較低，同時具有相對較低的效益。從20 世紀80 年代開始，新添加了自動控速、深度指示器等后備保護與監(jiān)控設(shè)備。

提升機非常易于引發(fā)一定的電氣故障，按照后果輕重，主要有參與制動與報警故障兩類。前者主要有鋼絲繩過卷、機械探指器斷軸等，非常易于引發(fā)災難性后果;后者通常涉及到制動油溫、油壓故障等，能夠利用聲光報警方式對其進行控制。

因轉(zhuǎn)子偏離定子中心，在調(diào)試以及工作時，直流傳動系統(tǒng)將會產(chǎn)生機電非線性耦合振蕩現(xiàn)象。使得附近設(shè)備共振，會對人身安全產(chǎn)生威脅。其控制系統(tǒng)故障主要有以下幾方面基本特點:①故障率高。其中任何單元發(fā)生問題，均能夠?qū)φ麄€系統(tǒng)的正常工作產(chǎn)生不利作用。②穩(wěn)定性差。工程開展過程中，系統(tǒng)非常易于受到開采條件、電阻參數(shù)等諸多方面的作用，同時應當按照具體狀況不斷修正調(diào)試，對維修工作者的技術(shù)水平具有非常高的要求。③操作復雜。具體運行時，開、停機、變速等均利用人工與主令控制器來進行，操作難度相對較高，同時動力制動電源不穩(wěn)定，具有相對較低的可靠性。

2 提升機電氣系統(tǒng)改進策略

2.1 貯備設(shè)計技術(shù)

改造傳統(tǒng)提升機電氣系統(tǒng)，能夠利用貯備設(shè)計技術(shù)來實現(xiàn)，即增設(shè)貯備單元到電氣系統(tǒng)里面，當其中的某個單元失效的時候，可利用與其具有相同功能的外部單元對其進行檢測，或者將其取代，從而使其對煤礦生產(chǎn)的干擾降低。

2.2 PLC 技術(shù)

PLC 系統(tǒng)主要是經(jīng)由信號采集及其后續(xù)的一系列處理過程，實現(xiàn)各種邏輯工作，從而能夠保護提升機，使其處于正常運行狀態(tài)之中。其主要功能涉及到后備保護;減速過程中的若干自動設(shè)定與執(zhí)行功能;聲光故障報警;實時顯示各種狀態(tài)。

經(jīng)由優(yōu)化之后其保護性能明顯提升，其運行安全性與可靠性明顯增強，同時能夠降低維護成本，所占區(qū)域非常小。比如提升機運行過程中，該技術(shù)能夠避免過流等各種故障;語言報警系統(tǒng)能夠進一步降低人工操作難度;其無觸點操作在很大程度上改善了其工作質(zhì)量與安全性，并且無需對備件進行更換，降低了人工任務與材料消耗。除此之外，其能夠?qū)崿F(xiàn)過程控制，全方位的控制，使其實現(xiàn)完全自動化。

2.3 深度指示器改造

計算機與電子技術(shù)為該系統(tǒng)的進一步優(yōu)化升級奠定了基礎(chǔ)。過去的機械式深度指示器在運行中非常笨重，存在一定的誤差，新型設(shè)備通常包括數(shù)字式與電子式兩種類型的指示器，能夠?qū)π盘栠M行諸多操作，為主控PLC 系統(tǒng)提供幫助，使其能夠順利進行監(jiān)控保護工作。

電子式指示器能夠?qū)崟r顯示提升機及其元器的運行狀態(tài)，能夠模擬繪制其運行狀況圖，具有相對較高的可視化水平，同時非常便于使用，同時還具備非常不錯的動、靜態(tài)特性。

全數(shù)控晶閘管主要是利用人工或電腦改善電流與速度調(diào)節(jié)器參數(shù)，利用這種方式來完成調(diào)節(jié)電流、控制速度與保護電樞、磁場圈路等。其具有諸多方面的優(yōu)勢，如相對較強的高速信號處理能力、豐富靈活的指令、事件控制器處理迅速，能夠及時同步校正礦井中的信號，加強地面和井下的溝通和監(jiān)控工作。

2.4 交變頻制動方式

主要是利用電力半導體元件來發(fā)揮功能，利用其通斷功能，變頻器把輸入電源變成電能(可調(diào)頻率)，在此基礎(chǔ)上，將其輸送至交流電動機來對轉(zhuǎn)速進行控制。到目前為止，實踐中最常用到的變頻器大部分為“交—直—交”結(jié)構(gòu)，也就是通過整流器將工頻交流電源變?yōu)橹绷麟娫?，在此基礎(chǔ)上，然后變?yōu)榻涣麟娫?。在這里，變頻器的電路主要包括整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變及控制部分三者。

該種方式具有相對交單的電路，在很大程度上降低了接觸器、電阻器等各種元器件的使用消耗，同時減小了故障發(fā)生的概率，在實踐中具有非常不錯的節(jié)能效果。在提升機調(diào)速系統(tǒng)中引入變頻器屬于今后的趨勢。對于那些規(guī)模實力相對較小的煤礦企業(yè)來說，其對提升機中的TKD 電控系統(tǒng)的技術(shù)改造，已經(jīng)引入了交變頻制動技術(shù)。

2.5 其他改造技術(shù)

在傳統(tǒng)設(shè)備的前提下，引入標準化插件結(jié)構(gòu)、電氣模塊，以此來對那些老舊的控制核心器件進行更換。該種改造方式具有諸多方面的優(yōu)勢，例如其所需要的成本相對較低，同時能夠在很短時間內(nèi)就完成，然而其存在新舊元件的兼容與通信等諸多方面的不足，系統(tǒng)工作過程中依舊存在一定的故障隱患。

利用局域網(wǎng)技術(shù)，上位機能夠?qū)崟r監(jiān)控提升機系統(tǒng)，并對其進行分析，最終能夠充分共享資源，使管理水平不斷提升。

通過PWM 整流控制技術(shù)對其有源前端進行控制，通過這種方式能夠減小網(wǎng)側(cè)電流諧波，同時還能夠降低其諧波污染。

將雙套配置引入到行程監(jiān)控與安全回路上，通過多重防護對其安全性參數(shù)進行改善。提高其故障判斷與記憶能力，最終能夠使維修工作者在出現(xiàn)故障的時候，能夠及時發(fā)現(xiàn)故障所處位置，進而使其運行效率有所提高。

3 結(jié)語

提升機的安全運行在很大程度上決定著煤礦的產(chǎn)出。細致深入地對其實施技術(shù)改造，使其自動化程度不斷提升，能夠不斷提高礦井產(chǎn)量與速率，同時還能夠降低電能消耗與故障發(fā)生率，從而推動煤礦提升系統(tǒng)向著自動化、信息化方法不斷前進。開展技術(shù)改造過程中，必須充分結(jié)合中國現(xiàn)階段的具體狀況，積極學習和借鑒國際先進技術(shù)，努力進行自主創(chuàng)新，從而推動我國煤礦健康持續(xù)發(fā)展。