礦井提升機電控系統的設計與實踐

摘要：文章以某礦提升機為例，介紹其工作過程，對于如何選擇礦井提升機電控系統作了簡要介紹，而且對電控系統由那些部分組成以及對提升機的輔助部分進行了描述，探究最大限度提高礦井提升機電控系統效率的方法。

關鍵詞：礦井提升機；電控系統

中圖分類號：TD63+3 文獻標識碼：A文章編號：1006-8937（2014）18-0033-02

以某礦山為例，此礦山在設計之初，規劃其年產量為400萬 t巖鹽。此礦山有一條深為300 m的主井，主要任務就是運輸礦石，即采用對垂直礦井進行開采挖掘的方式。此主井中的提升機的工作條件見表1。

1如何選擇礦井提升機電控系統方案

對于提升機的電控系統方案的選擇，要綜合考慮兩方面的因素。首先考慮此礦井的提升機工作條件，其次應該對我國目前所掌握的提升機電控方案技術有一定了解，明白那些是我國所擅長的，應該注意發揮長處。由此可以得出兩種方案供選擇，其中一種是通過直流電供電，來調整速度，實現提升機的工作要求，另外一種就是通過交流電供電，其頻率可以改變，來調整其速度，實現提升機的工作要求。由直流電供電，來完成速度調整的方案一般適用于電機功率在1 000 kW以下的情況；因為由交流電供電，完成速度調整的方案中交流力矩很大，因此此方案一般適用于大功率的情況，當然此方案有一個明顯缺點就是運行并不平穩。

1.1 由直流電供電，來調整速度的方案

在實際操作中，由于功率不可能完全相同，而在使用中通常要求就是盡量提高效率。通過直流電供電，來調整速度的方案其有恒定磁場，改變電樞方向的方案中主要是6脈動和12脈動兩種方案。串聯或者并聯方案是在通過直流電供電，來完成速度調整的方案中通常所采用的方案。

1.2 由交流電供電，來調整其速度的方案

在實際工作中，當交流電動機的裝機容量大于500 kW時，通常所采用的調節速度的方案是由高壓變頻器來控制電動機而完成執行的。在當前，最簡潔的提升機電控系統只包含通過高壓來實現變頻調速的調速柜以及主柜臺兩個設備。這正是通過高壓實現電動機變頻方案的優勢。此調速柜性能卓越，可以全部滿足提升機電氣傳動要求。當然此調速柜有適用條件限制，其電動機必須為交流電供電，且為6 kW和10 kW等級。它的控制方式是閉環控制，有著憑借較低速度就可以實現較大轉矩的特殊優勢。

1.3 如何正確選擇方案

在本例中，兩種方案各有千秋，但是第一種方案的優勢是在現有技術下更加成熟，對速度的調整更加穩定，而且相對而言更加安全。而兩種方案在對于電機維護所耗費的精力方面差不太多。通過綜合比較，可以采用由直流電供電，來調整速度的方案。

2 由直流電供電，完成速度調整的系統

提升機的電控系統組成部分有控制部分、供電部分、調速部分和監控部分。各個部分通過相互作用，實現信號的互換等各種條件。調速部分采用技術先進的全數字直流調速裝置，再與其配備上功率較大的整流柜，實現了之前要求的磁場恒定條件。而大屏幕的彩色顯示器則應用于監控部分，實現觀察細致的要求。

2.1 由直流電供電，完成速度調整的系統組成

2.1.1 供電部分簡介

高壓開關柜是真空類型的開關柜，兩條進入的線路相互封閉，可在10 kV的電壓下工作。高壓開關柜總共有5臺，其中有2臺負責進線線路維護的柜，2臺負責反饋電流電壓變化情況的柜，1臺用于測量和保護線路的柜。

低壓供電部分中，進線線路為雙回路，可通過手動完成切換。以實現提升機的安全性的提高。

2.1.2 實現速度調整部分簡介

此部分采用整流變壓器，其材料為環保材質的樹脂材料，實現每一個相線圏溫度均可測出，而且還有配套的對溫度進行監控的裝置。對磁場的調節采用的是在三相電下對電流整合的裝置。

2.1.3 控制部分簡介

控制部分采用的是可以進行編程服務的控制器，它是由兩套不同的配置組合而來。可以完成對PLC運行進行監控的職能，確保PLC發生故障時，系統能夠正常運行。

2.1.4 監控部分簡介

監控部分就是要實現網絡化控制，而網絡化控制的實現需要對操作臺進行設置。必須將遠程控制裝置設置在操作臺內部，且通過網絡實現與PLC的聯系。操作臺上有各種控制裝置，包括指示燈、各種按鈕和控制開關等，且由于配置的高清顯示屏和其他儀器，可以提升提升機的工作效率。

2.2 由直流電供電，完成速度調整的系統的特殊之處

①由于提升機的特點，轉換電樞方向的方案中采用12脈動控制方案，可以保證磁場恒定。特殊情況下，12脈動可以實現到6脈動的轉換，保證提升機正常工作，而無需減少提升機的承載量。其中一例12脈動電路圖如圖1所示。

②6脈動或12脈動可以交替運行，減小對電網的沖擊，實現功率因數的增加，這在加速或者減速過程中都是非常重要的。

③由于采用了各種全數字的閉環控制，可以保證提升機運行的安全性和高效率的目標的實現。

④操作系統和安全保護系統均選用了兩套不同配置的編程控制器，實現操作過程雙線控制的目的，在提升機運行過程中，它的速度和安全性等都采用了多重保護，共同監視對方的各種數據，確保提升機的正常運行。

⑤提升機有著各種運行方式的規定要求，而PLC控制部分能夠幫助實現這個目標。

3礦井提升機輔助部分簡介

信號提升部分和裝載或卸載部分共同構成了礦井提升機的輔助部分。此部分包括大體積的顯示器，礦井低部裝載控制室，礦井表面卸載控制室，他們的共同作用可以實現信號以數字形式顯示，且信號若無法發送到機房中，提升機便無法得到啟動控制。更進一步的是，若沒有完成裝載貨物或卸載貨物的任務，信號也是無法發射出去的。當然，控制部分還有與提升機室相聯系的網絡接口，在電腦上完成裝載過程和卸載過程的模擬畫面。這些輔助系統的功能必不可少，它們共同作用，實現礦井提升機的正常高效運行。

4結語

從總體方面來看，由直流電供電，完成速度調整的系統目前仍然處于領先水平。在對速度的調節方面，由交流電供電，來調整其速度的方案。目前大體上與前一方案類似，但是由于技術還不是非常先進，通過交流電供電，來調整其速度的方案在可靠性上以及安全性的保證上還和第一種方案有著較大的差距。在對礦井提升機進行選擇時，首先保證的是安全性，故障發生時，要確保相應的措施完善。由直流電供電，來調整速度的方案和由交流電供電，來調整速度的方案會長期并存，且第一種方案更適用于容量小于1 000 kW的時候。

參考文獻：

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