關于礦井提升機電氣控制系統的探討

張成剛

摘 要：礦井工作需要在工作過程中經常性上下搬運各種器材和材料，礦井提升機即是礦井工作中，方便人員、物質上下的主要設備。因此，它對礦井工作的重要性不言而喻，高效安全的使用礦井提升機不僅能保證人員，工作過程的安全，更能提升礦井工作效率。對礦井提升機主要的控制系統和電力電氣系統要求自然較高。首要注意點是在安全性和實效性保證的同時，保證提升機電氣拖動正常，高效完成任務，保證礦井工作人員的安全性。文章主要討論礦井提升機電氣控制系統現狀，繼而對其發展方向進行研究。

關鍵詞：礦井；提升機；電氣控制系統

礦井提升機是礦井作業生產過程中重要的大型器具設備，即為在礦井頂部通道口與底部通道口中建立起的大型垂直升降機，用途為搬運煤礦，材料，人員和施工設備，是井上與井下的唯一通道。所以其電力傳遞特性就非常復雜與重要，電動機的高頻率正反轉動與制動過程，經常處于過負荷運作，必須保證其正常穩定安全的工作，才能夠保證工作人員的自身生命安全以及礦山的正常運作。如若發生事故，往往為重大事故，發生人員死亡和礦山倒塌。因此，升降梯正常工作的重要性就是首要關鍵，要求升降機本身部件符合安全標準，保證在出現事故時將損失降低要最小。而后要求升降機能夠自如高效的運作，使用過程中也要保證人員乘坐舒適。最后在前兩者基礎上，進行大力發展，實現全數字化控制，盡可能減少操作人員，防止人員浪費。礦井提升器電控系統的發展過程應向著無人化，網絡化，遠程控制化，全自動化的新型設備發展。

1 礦井提升機電氣控制系統現狀

1.1 國內現狀

如今，我國提升機電控系統為交流和直流并存，兩者都被大量使用，并逐步被PLC控制系統所取代。由于六、七十年代技術發展的停頓和較小倒退，使得我國提升機電控系統與國外發達國家電控系統水平存在較大差距。

1.1.1 交流電控系統

突變頻控制方式是如今大部分大功率交流電控系統的主要控制方式，而由于國內技術的不成熟，基本技術水平和制造實力的欠缺，使得大部分設備都采用國外原裝進口設備。我國自主研發小型普通交流電控系統經過40多年的發展也小聚規模，大部分中小型礦山都采用這種繞線式交流異步電機。其主要工作原理是通過轉子的快速運動，加以電阻進行調速作用的簡便是控制系統，主要特點在于操作控制便捷，設備價格較低。新型PLC系統相結合的控制系統發展日趨成熟并取得了一定的市場，但是因其基本控制思想的腐舊，調速性能的不良，運作效率較低等缺點，仍不能完全被市場所認可，沒有根本行的改觀。

1.1.2 直流電控系統

如今的直流電控系統主要為1000-4000KW的直流電，用于比較大型的礦井，隨著直流電控系統的發展，1000KW一下的礦井也開始大量使用。我國直流電控礦井主要存在兩個發展快速期間，分別是90年代以前和從90年代開始到如今。90年代前主要是80年代初期，我國直流電控技術不成熟，絕大部分由模擬原件器材構成的設備都是從外國進口。但由于其設備龐大，運算放大器、二極管、三極管等部分繁多，結構復雜且運行模板技術不成熟，故障率非常高，工作時長短且不穩定，只能進行技術重新發展改造。90年代開始后，我國引進國外原裝進口最新全數字電控設備，并對我國本土工作人員進行專業培訓，開始國產化工作，推出了符合我國國情的全自動數值化直流電控制調節控速裝置，至此才代表中國直流電控制運行系統符合PLC控制，成為真正意義上的全制動數值化設備。在90年代后期突破技術上的改造實現計算機遠程監控，但由于我國制造業的相對不發達，大多數高性能的直流電控系統依舊需要從國外進口使用。

1.2 國外現狀

國外礦井提升機的內部電控系統與國內相似，依靠電動機控制不同采用交流電控制與直流電控制。發展階段基本可以分為三個階段：第一階段為50年代至60年代初期，當時主要使用交流電繞線式電動機和發電機直接帶動直流電機的控制系統作為動力系統，它們的缺點都在于調節速度是偏差較大，運行成本費用高，可靠度低以及維護工作繁重，耗費資源過多。第二個階段，是從60年代初到80年代初，當時風起的晶閘管因其傳動系統性能優越，在大多數礦井提升器中得到推廣，由此調節過后的電控系統雖然控速性能得到了大幅度提升，但由模擬原件組成的控訴器內部硬件復雜且修復困難導致故障頻頻，依舊無法很好的正常安全使用。第三個階段，開始于80年代后期，PLC控制技術崛起，廣泛被應用與電控系統中，而且其器件屬于數字化控制，使礦井提升器正式成為自動化設備，新型提升器的安全性，實效性，可靠性也大大提升，慢慢符合正常工作需要。第一臺由矢量控制的全數字化交流電控系統礦井提升機在德國被成功運用。它通過計算機技術，數字化控制系統和遠程通訊控制系統而聞名，全數字控制交變頻傳動系統，使控速系統更符合人們的需求。

2 礦井提升機電氣控制系統的發展方向

經過多年的發展和研究，礦井提升機電控系統發展方向基本符合以下特點。

2.1 傳動方案多樣化

首先即為傳動方式的多樣性，在經歷了數十年演化后，大功率交流變頻技術發展越發成熟，伴隨著礦井提升機電控系統中可傳動安全多樣化。各種不同合理的方案和控制系統配合符合的傳動系統開始符合用戶的不用要求。在我國近幾年中，對礦石發展加快使得升降機更多的被使用，不同類別的大功率直流或交流變頻系統不斷衍生，新型設備接二連三的出現。而在這之中，交變頻傳動系統依舊是主流研究和發展項目。

2.2 控制系統網絡化

控制系統是提升機的中心控制系統，如今的提升機控制系統大多采用遠程I/Q系統，實時與主機交換內外部信息，從根本實現礦山的數字化管理，從提升機傳出的控制信號通過遠程通訊傳遞到集中管理系統，現場設備與高層管理實現無縫接軌。這是控制系統網絡化的最大特點也是一個必然的過程，同樣是實現礦石數字化網絡化的一個重要組成部分。

2.3 監測智能化且保護多樣化

為保證礦山工作的正常進行，對提升機自動化的要求不斷提高，這就需要更具有性能性的監管控制系統，保證提升機的正常運行和可能出現的問題。隨著科技進步，各式各樣的檢測設備不斷出現，它們都有著一樣的功能，就是實時保證提升機的性能監管，數字化智能化也成為理所當然，更好的實現實時監管，數據的同步傳遞成為新的發展目標。

2.4 系統遠程監控無人值守

如今，企業發展迅速，同一企業內升降機的數量增多，工作任務增加導致施工人員自然減少，為了避免人員資源浪費，倡導企業在保證正常安全工作的同時，實現機房無人看管的遠程集中控制管理，在不浪費人力資源的前提下，盡可能提升生產效率，這就要求高智能化的管理系統和只能系統。

3 結束語

作為礦石施工作業必備的礦井提升機，必須保證其電控設備完善，實現礦山的數值化控制，智能化管理，朝著實現無人監管化，網絡控制化，遠程管理化，自動數字化的目標努力，在保證安全高效運行的同時，輸出高生產資源，為以后礦山的新型數字化做好基礎。

參考文獻

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