礦井提升機電氣控制系統應用及改造

張軍德，李 旭，張 磊

（金川集團股份有限公司二礦區主井提升工區，甘肅 金昌 737100）

近年來，我國礦產資源開采作業技術不斷發展，開采深度不斷加深，給礦產作業增加了難度。提升機作為礦井作業重要機械工具，是人員、材料上下礦井的重要途徑，電氣控制系統在礦井提升機中的應用，能夠提升礦井作業便利性，也能夠彌補提升機控制系統不足，促進礦井作業安全性提升，讓礦井運輸效率更高、運輸更加平穩。基于此，加強對礦井提升機電氣控制系統改造的研究具有十分現實的意義。

1 礦井提升機電氣控制系統作用分析

在礦產開采作業中，礦井作為重要的通道，借助于提升機運輸材料設備、工作人員，能夠提升礦井作業的工作效率。然而，在礦井實際工作過程中，提升機使用頻率過大，過量使用會導致其長期處于負載狀態。由于長期超負荷運行，會導致礦井提升機容易發生故障，疲勞過度也容易埋下安全隱患，導致嚴重的安全事故發生。例如，很多礦井提升機都具有拋錨等問題，一旦出現拋錨，不僅會影響提升機作業的效率，同時也會帶來嚴重的安全隱患，對井下相關人員安全帶來威脅。電氣控制系統在礦井提升機中的應用，能夠提高提升機運行穩定性，一旦礦區出現緊急狀況，井下人員可以通過提升機實現快速的逃生，切實保證工作人員的安全。安全作為一切生產的前提條件，切實提升礦井提升機的安全穩定性，減少安全事故發生的可能性，這也體現了加強對礦井提升機電控系統改造的必要性。不斷提升礦井電氣控制系統應用的穩定性，相關工作人員在乘坐提升機中不容易出現耳鳴、嘔吐、頭暈等不是問題，提升了乘坐提升機的舒適性。同時，借助于電氣控制系統，能夠保證礦井提升機在無人操作下安全穩定運行，能夠減少相關工作人員工作量，實現成本的節約。

2 當前電氣控制系統在礦井提升機工作中的應用情況

2.1 礦井提升機電氣控制系統直流電應用

電力作為礦井提升機運行控制的基礎，是為礦井提升機提供動力的基礎，主要包括直流電、交流電。直流電和交流電各有優劣。

在我國國內經濟快速發展過程中，也來越多先進的技術運用到提升機電氣控制系統中，但從實際應用情況來說，礦井提升機電氣控制系統仍然有很多值得提升的地方，和西方發達國家相比在技術上仍然存在一定的差距。其中，在很多大型礦井中，礦井提升機電氣控制系統往往采用直流電作為電力供應，直流電一般位于1千伏～5千伏之間，為大型采礦設施系統提供了重要的幫助。很多礦產資源開發過程中，我國經歷了新中國成立初期的緩慢發展，也經歷了改革開放后的迅猛發展，采礦業得到了新宿發展，礦井提升機電氣控制系統作用更加凸顯出來，相關技術也越來越成熟。尤其是近年來，國家大力支持技術自主研發工作，投入了大量的資金和人才投入，研發出很多符合我國基本國情的機械設備，并逐漸投入到礦產開發工作當中。在一些核心技術層面，有時候還需要依賴于進口，機械設備使用中進口機械占有很大的比例，但也會出現設備維護、機械故障維修等難題。因此，很多大型礦產企業從國外采購相關的機械設備，然后經過相關科研技術人員技術改造，形成符合我國礦產作業開采的機械設備，消除機械設備故障維修、日常維護等工作難度，提升直流電電氣控制在礦井提升機運行中應用的安全穩定性。現極端，越來越多直流控制電氣控制設備運用到機械設備當中，為采礦作業提供了重要基礎。

2.2 礦井提升機電氣控制系統交流電應用

交流電也是很多礦井提升機電氣控制系統常用的電力供應形式，在我國很多礦區中，礦井提升機電氣控制系統采用交流電形式，但相關技術還有待完善，一些核心技術還不夠成熟。

經過多年的研究，交流電技術取得了顯著的提升，但與國外先進技術相比還具有一定差距，直流電電氣控制系統在礦井提升機中的應用，必須做好相應的升級改造工作。一般來說，交流電在礦井提升機電氣控制系統中應用，主要體現在國內相關小型采礦工程中，以繞線式交流電動機為主要機械形式。這種機械設備具有價格低廉、成本效益較高的優勢，操作人員操作也相對簡便，但整體性能有待提升，出現故障的幾率也相對較高。當前，很多新型設備、機械等運用到交流電電氣控制系統當中，為了有效的提升相應的工作效率，必須對相關機械設備投入更多的關注，為礦井提升機電氣控制系統安全穩定的運行提供保障。

3 礦井提升機電氣控制系統改造措施

3.1 貯備設計技術改造措施

在礦井提升機電氣控制系統改造過程中，通過對貯備設計技術的改造升級，有利于全面提高礦井提升機電氣控制系統的性能。

具體實施過程中，需要在礦井提升機電氣控制系統中增設貯備單元，達到的效果是一旦原有的電氣控制系統有個別工作單元實效，則通過增設的外部單元，具有和工作單元相同功能，可以實現檢測，并暫時替代其進行工作，避免故障發生對礦井運輸作業帶來的干擾，有效的提高了礦井提升運輸的工作效率，維護了礦采開展工作的整體效能。

3.2 深度指示器的改造措施

以往礦井提升機機械式深度指示器使用過程中較為笨重，難免會出現測量誤差。而新形勢的深度指示器為數字式指示器、電子式指示器，具有較高的自動化性能，能夠對相關信號進行實時的采集、效驗、計算與顯示，能夠輔助主控PLC系統完成對整體電氣控制的監控和保護。其中，電子式指示器可以將礦井提升機運行狀態實時的展示出來，還能夠對礦井提升機運行狀態圖進行模擬繪制，提升了電氣控制的可視化能力，能夠為相關人員使用提供幫助，且具有較好的靜態、動態特性。另外，全數控晶閘管利用人工、計算機結合的方式，對電流調節器、速度調節器的參數進行優化處理，實現對礦井提升機速度的有效控制，還能夠有效的保護磁場圈路，具有多方面優勢，包括可以提供更加豐富靈活的指令，具有很強的信號處理能力，能夠對相關事件做出快速的處理和反應，對礦井內信號進行同步校正工作，促進地面和井下的實時溝通和監控。

3.3 變頻控制方式改造

對于目前國內很多小型礦井中提升機運行效果來說，對其變頻控制方式進行改造，是提升礦井提升機運行效率和穩定性的關鍵所在。如今，大多數礦井提升機電氣控制系統中變頻器都是利用交流——直流——交流回路拓撲結構。具體來說，是利用整流器將工頻交流電電源直接轉換為直流電源，之后通過相應的轉換技術，將其變為電壓、頻率可調控的交流電源。通過這種變頻控制技術，變頻器電路主要包括三個部分，即三相橋式不可控整流器、逆變及控制部分、三相橋式逆變器作為直流環節。這種電路控制形式具有電路簡單的特點，能夠減少接觸器、電阻器等元件消耗量，還能夠促進電路故障發生機率減少，能夠提升整體的節能效果。在礦井提升機電氣控制系統改造過程中，運用變頻器技術，是未來提升機電氣控制系統改造的重要方向之一，隨著科學技術的發展，越來越多先進的變頻控制技術會運用到提升機電氣控制系統中，為礦井提升機工作效率、運行安全和問題提供保證。

3.4 交流提升機加速改造措施

SCR功率相對較大，具有重量輕、體積小、使用壽命長、效率高等優勢，同時操作較為簡單，利于維護，因此也具有較為廣闊的應用范圍。在八段電阻元件接觸器裝置當中，有八組可控硅裝置，其中一組接通知后，則系統就會自動斷開。在具體操作中能夠給予相關人員提示，保證操作的精致女性。提升機設備加速中，事先設置好的程序進行調控，并發出相應的指令，將八段電阻成功提出，事先設備提速效果；而設備減速時，則利用相應程序，將對應電阻接入其中，即可以實現設備減速的效果。

4 總結

通過上述分析可知，礦井提升機作為井下人員求生通道，是地面和井下實施有效溝通的渠道，也是作業人員、材料上下礦井的重要途徑。電氣控制系統在礦井提升機中的有效應用，能夠提高提升機運行安全穩定性，減少提升機出現故障的幾率，還能夠節約相關的人力資源，節約成本。通過有效的技術改造工作，還能夠消除原有電氣控制系統中存在的相關隱患，為礦工人身安全提供保障，保證礦井安全生產順利開展。