礦用提升機控制系統設計與現場應用探討

張軍德，張 磊

（金川集團股份有限公司二礦區，甘肅 金昌 737100）

我國在礦用提升機的應用當中，驅動電機是通過交流異步電機，然后配置了繼電器以及接觸器相應的部件，整體的控制系統結構相對簡單化，調速的性能比較差，應用中也比較容易出現問題，并對后期的維護工作也會增加難度。為能夠更好的適應市場發展需求，就要注重礦用提升機控制系統的優化設計，為井下作業提供支持。

1 我國礦用提升機發展現狀及控制系統設計需求

1.1 我國礦用提升機的發展現狀

我國在對礦用提升機的應用發展上有著顯著的提升，但發展中也存在著一些不足之處，從礦用提升機的應用現狀能發現，我國提升機的應用七成是通過串電阻調速交流拖動的方式，主要有單繩以及多繩的系列，使用改變轉差率調速的方式，調速的時候會產生轉差功率，這樣就造成了電能的大幅向好轉子附加電阻，調速的效果比較差[1]。很少提升機通過串級調速的方式，其調速的范圍相對比較窄，投資的規模也相對大。另外，從直流拖動方式的礦用提升機的應用發展來看，主要有直流發電機和晶閘管直流電動機系統。對于大型的直流提升機和電控系統的發展，也在不斷的完善和推廣應用。大功率變頻調速電控提升機效率能夠達到89%，這是未來我國在礦用提升機領域發展的方向。

1.2 我國礦用提升機控制系統設計需求

礦用提升機的控制系統的設計有著其需求，從提升機設備的應用來看，使用比較多的是TKD系統，這是通過繼電器有觸點邏輯控制，通過磁放大器作為核心所組成的模擬量閉環調節，繼電器控制系統當中完成控制任務所進行支配控制系統工作程序是各分立元件通過導線連接實現的。這一控制系統在實際的應用過程中還存在著諸多不足，這就需要對控制系統進行優化設計[2]。該系統的應用當中采用大量繼電器以及接觸器和其他的分立電子元件等，系統的體積相對比較大，接線也較為復雜化，容易在工作當中出現故障，控制系統的應用可靠穩定性相對比較差，控制的精度也很難滿足實際工作的需求。系統啟動時候由于罐籠的載重量存在不同，加速中不是按照預定參數實施，所以會出現停車不準以及提前停車的現象問題。該控制系統中是磁放大器為核心的調節控制方式，線性度比較差，穩定性不強，這就對調速的精度不能得到有效保障，并且系統的安全保護不全，故障顯示也不直觀。為能夠滿足礦用提升機的實際應用需要，這就需要對控制系統進行科學的設計。

2 礦用提升機控制系統構成及設計和現場應用效果

2.1 礦用提升機控制系統構成

礦用提升機的控制系統是多個子系統所構成的，其中的制動系統是比較重要構成。這是制動器以及液壓傳動裝置多部件構成的液壓制動系統。提升機的作業中減速時候采用剎住提升機卷筒來達到迅速停車制動的效果，對保障設備的運用的安全有著積極作用。再者，觀測和操縱系統是重要構成，這是通過操作臺以及深度指示器等部分所構成的，提升機的提升時候相關操作人員通過操作平臺進行實現對設備運行以及控制操作[3]。深度指示器的運用下能實現對提升容器運行不同位置顯示提示，提升容器在接近井口的過程中，深度指示器就會發生減速的信號提示，制動時候就能對提升速度實施設置達到速度限制的作用效果。另外，礦用提升機的控制系統工作機構也是重要構成部分，這是通過主軸以及主軸承所構成的，是比較關鍵的承力的系統，通過纏繞提升貨物需要的鋼絲繩，承受提升中外界荷載作用，傳遞到固定基礎處，在發生故障時候能完成主軸以及軸承等更換。

2.2 礦用提升機控制系統設計和現場應用效果

其一，軟件系統設計。礦用提升機控制系統的設計過程中，所涉及到的子系統比較多樣，要能針對工作中的電控任務實施全數字化控制設計，采用可編輯控制器實現。控制系統的設計當中就要對部分系統的監督和獨立原則提升控制系統的應用安全可靠[4]。

首先從礦用提升機的控制系統中軟件設計方面加強重視，上位機監控系統是軟件系統重要組成，上位機是主操作臺的，軟件設計時候就要注重對提升機運行速度和提升的荷載以及位置等實施監控，采用數字化的方式進行顯示，在礦用提升機發生系統故障過程中，就要利用上機位系統吧過卷以及過溫和深度指示器故障等以故障顯示方式發送聲光報警提升，操作人員就能按照上機位的提示對各信息參數實施設置以及操作控制。另外，WINCC程序系統設計也是比較重要的內容，該程序系統是組態環境以及運行環境所組成的，子系統就涵蓋著全局腳本以及圖形和報表設計器等諸多內容。系統先通過組態環境檢測各種的信號，然后通過處理之后進行生成組態數據庫傳輸到運輸環境當中，發揮各功能和操作執行。

其二，硬件系統設計。礦用提升機控制系統當中的硬件設計是比較關鍵的內容，在實際的設計過程中主要是多方面硬件內容所構成的，其中的高壓電源以及變壓器和低壓輔助電源等部分是比較重要的內容。變壓器的應用選擇是關鍵，所配置的變壓器是把系統高壓電降低，其中的變頻整流變壓器以及低壓輔助變壓器等都是比較重要內容，每臺變壓器能夠帶動六七臺通風機的運轉，變壓器的選擇過程中要能按照相應的參數要求，如下圖1所示。高壓電源設備的選擇應用過程中，這是通過交流10kV雙回路僅限組成，一個是工作的電源另一個是備用的。把進線柜電氣以及機械接口試試相互閉鎖，配置了相應高壓開關柜等。硬件系統當中的傳感器也是重要組成，要和井下工作環境詳解惡化，注重多功能傳感器的設計，其中有位置傳感器以及速度傳感器等等，通過這些傳感器應用來對提升機工作中速度以及位置監測，這樣就能達到系統定位的功能。

表1 變壓器硬件設備的配置參數圖

通過對礦用提升機控制系統的相應設計，在實際應用中選擇交——交變頻控制系統為方向，通過這一控制方式對系統進行了設計和應用，并進行了現場的測試，得到的結果是提升機的向上下的運行比較安全穩定，各功能指標都能滿足實際應用需求，系統的可靠性比較強。

3 結語

總之，隨著當前我國的各領域的生產發展水平的提升，在生產當中對各種設備的運用需求也在加大，礦用提升機是在井下作業中的應用的重要設備，提高礦用提升機控制系統的設計質量就顯得比較關鍵。通過上文對礦用提升機控制系統的設計，希冀對實際系統設計有所裨益。