煤礦提升機電氣控制系統的技術改造研究

王海港

（山西霍爾辛赫煤業有限責任公司，山西 長子 046600）

引言

煤礦提升機是煤礦開采中重要的電力設備，是人員、物料、設備在地面與礦底的綜合運輸設備，其運行效率與性能直接關系到了煤礦的開采效益與開采安全。我國的煤礦提升機發展較為落后，主要是在發展初期從國外引進的，已經落后于世界先進水平。隨著電氣技術的發展，對煤礦提升機電氣控制系統進行技術改造成為提升煤礦生產效率與生產安全的重要途徑。

1 煤礦提升機電氣控制系統的發展

早些時期，我國煤礦的主要提升機的電氣控制系統都是源于模擬電子技術，是早期從蘇聯等國家引進的，主要是將模擬技術與直流調速技術結合應用，實現對提升機絞車操作的自動化控制。現階段，我國從德國和瑞典引進了提升機先進技術并對其進行完善，實現了以微處理器對拖動電機進行數控，以及以可控硅變流技術和利用計算機實現對礦底的監控。尤其是隨著我國電子技術的發展，將煤礦提升機與交流同步進行結合，實現了交流同步機傳動系統功能，提高了數字控制能力，即PLC 技術。PLC 技術是利用數字編程的方式實現對機械的自動化控制，對環境的適應性高，具備一定的故障診斷能力，當出現異常情況時，可以及時發出警報，可提高采礦的安全性。隨著信息技術的進步，智能化將是煤礦提升機電氣控制系統發展的主要方向之一。

2 提升機電氣控制系統存在的問題

1）煤礦提升機在運行過程中，其開關設備由于暴露在外，易受到外力的撞擊而遭到損壞，從而引發事故，造成安全風險；

2）煤礦提升機電氣控制系統中的電子轉子回路通過交流接觸器切換串聯電阻進行調速，切換方向依靠的是高壓側接觸器，由于煤礦提升機的運行時間長，需要切換的頻率高且快，容易造成因接觸器的觸頭被燒壞而使線圈彈簧老化，引發提升機故障；

3）煤礦提升機電氣控制系統的控制屏布線較為復雜，不僅其控制板的元件復雜且接觸點很多，任何一個元件出現故障都會影響對提升機的正常控制，而且對控制板的故障查找較為困難，難以及時排除影響；

4）煤礦提升機制動系統組成較為復雜，保護電路所含的電氣元件以及電氣節點較多，一旦出現故障，將導致煤礦提升機的制動系統出現問題，很容易造成較大的事故。

3 煤礦提升機電氣控制系統的技術改造方法

3.1 運用PLC 技術改造電氣控制系統

PLC 技術是現階段煤礦提升機技術改造的核心內容，即通過可編程邏輯控制器對煤礦提升機的電氣控制系統進行改造，提高其自動控制能力。PLC 技術對于環境的適應性高，具備一定的故障診斷能力，當出現異常情況時，可以及時發出警報，是嵌入式計算機操作系統的一種[1-2]。根據其應用的不同，把PLC技術分為組合式PLC 和固定式PLC，相對而言，組合式PLC 的靈活性更強，且具備較好的拓展性，因此適應范圍更廣。對煤礦提升機進行PLC 技術改造，首先要論證現有的煤礦提升機的特點，并由專業的技術人員根據煤礦提升機的實際運行情況，對煤礦提升機的電氣控制系統進行PLC 改造，最主要的是提高其保護系統的能力，保證煤礦提升機的安全性能。通過PLC 改造的煤礦提升機可以有效降低人工參與的程度，減小因人工操作失誤帶來的影響。通過PLC 技術提升電氣控制系統，可以對煤礦提升機在運行過程中的各種信號進行分析與處理，依靠邏輯程序進行判斷與控制，不僅控制效率可得到有效提高，且安全性得到進一步增強。

3.2 運用低頻全數字控制技術優化制動系統

以低頻全數字控制電源柜對傳統的制動電源柜進行改造，可以有效減少人工操作，且在制動過程中更為平穩，從而有效減輕制動系統間的磨損，使變頻器的調速控制電路變得更為簡單。全數字低頻電源柜具備多重保護的特性，與PLC 技術相結合可以實現對煤礦提升機的精準控制，有效降低制動系統的故障發生率，實現對煤礦提升機的實時監控，延長制動系統的使用壽命，提升煤礦提升機的安全性能。

3.3 運用貯備技術提高電氣控制系統的控制和保護性能

針對運行時間較久、技術較為傳統的煤礦提升機進行技術改造，首先要運用貯備技術對其進行技術可行性論證，這是由于傳統的煤礦提升機存在較大的技術局限性，其控制性能與保護性能均不滿足改造的需求，難以在出現故障時起到較高的保護作用。因此，針對此類煤礦機進行改造時需要增加額外的貯備單元，以提高其控制性能和保護性能，降低其改造后的安全風險。

3.4 運用智能技術提升自動控制系統的穩定性和效率

智能技術的概念出現得非常早，但是發展較為緩慢，近年來隨著芯片技術的進步以及計算機、互聯網技術的發展，智能技術取得了明顯的進展，已經逐漸被運用在我們的生產生活中。比如語言識別技術、人臉識別技術以及智能家電等都是智能技術應用的一部分。在煤礦提升機改造中運用智能技術實時采集提升機運行數據，可以實現對設備故障的自我排查，提升系統控制的穩定性和效率，實現智能自動化生產，最終實現提升生產效率、降低人力成本投入、促進煤礦生產發展，是未來主要的發展趨勢之一。

4 結語

先進的自動控制技術具有組態簡單、適應性強、配置靈活優點，對煤礦提升機電氣控制系統進行自動化技術改造，可有效降低勞動強度、節約資源、提高生產效率。目前，自動控制技術的發展雖然已經較為成熟，應用也十分廣泛，但是隨著芯片技術、人工智能技術的進步，未來自動控制技術還將得到更大的發展[3]，煤礦提升機電氣控制系統的自動控制也將越來越智能化，控制水平也將越來越高。