礦井提升機控制技術研究現狀與發展

張兵

摘要：礦井提升機是煤礦、有色金屬礦中的重要運輸設備，而提升系統在礦山生產中也占有十分重要的地位，整個提升系統不僅裝機容量大、可靠性要求高，而且能耗較大。同時，當前我國大多礦山中所應用的礦井提升機控制技術都存在著設備老化、實時監控等問題，只有相關人員對當前礦井提升機控制技術的現狀有一個充分認識，才能夠使礦山企業得到更好的發展。

關鍵詞：提升機;控制技術;研究現狀;礦山企業

引言

礦井提升機是煤礦、有色金屬礦中的重要運輸設備，主要負責礦石提升、人員運送、物料下放這些工作。礦井提升機和相關設備的配套組合便成為了異常復雜的電氣和機械組合新模式。提升系統在礦山生產中處于非常重要的地位，整個提升系統不僅裝機容量大、可靠性要求高，并且能耗較大，當前我國的大多數礦山中應用的礦井提升機控制技術都存在著設備老化、無法實施有效的故障預警和實時監控等問題，而面對著這些問題首先需要進行的就是要對當前礦井提升機控制技術的現狀有充分的認識和理解，才能夠彌補我國礦山企業在該領域上的技術不足，從而使得礦山企業得以更好的發展。

一、礦井提升機控制技術發展現狀分析

礦井提升機應用在國內的礦山生產中起步時間較晚，正式開始應用的時間在1958年，提升機是在地表和井下不斷進行往復運行的，所以一旦有故障的出現就會造成設備損壞，另外礦井提升機控制系統非常的復雜、耗電量也較大。2015年國家安監總局制定關于《金屬非金屬礦山禁止使用的設備及工藝目錄》中包含TKD型提升機電控裝置及使用繼電器結構原理的提升機電控裝置，TKD電控存在問題主要有：電控設備是繼電器—接觸器系統，電機的啟動、制動、調速采用轉子回路中切換電阻的方式，只能為有級調速，調速效果差，電阻發熱消耗電能，電阻易損壞，故障率非常的高。電阻調速電控系統存在的問題，是設備技術水平的先天缺陷，無法使用調試手段克服，只能根據現場情況適當改善，并且調試難度大，效果很難理想，不能兼顧正力、負力提升負荷變化比較大場合。所以未來高可靠性、高效、綜合自動化等將成為其發展的方向。而當前隨著科技技術的進步和礦井生產現代化要求的不斷提高，提升設備及控制系統也逐步趨于完善，各種新技術逐步應用于礦井提升設備中。總結起來當前礦井提升機控制技術主要具有下面幾個特點：

（1）礦井提升機處于四象限內運行：在不同的階段內礦井提升機既有正力也有負力，既有正轉同時也存在負轉，既有制動也有電動，所以在礦山當中使用的礦井提升機在運行過程中則需要處于四象限內進行運行。

（2）礦井提升機運行速度較為可靠和準確：礦井提升機屬于位置控制系統的一種，不斷下放和提升往復過程中在何位置等速運行、何位置減速運行、何位置加速運行等都是有嚴格要求的。

（3）礦井提升機控制技術可以實現對行程的直觀顯示：當礦井提升機不斷下放和提升往復過程中，設備的操作人員是能通過深度指示器及顯示器讀取設備實時位置的。

（4）礦井提升機控制系統在故障監視領域較為完善：當設備運行過程中出現故障的時候，做為礦井提升系統是會報警和顯示的，這也使得故障的排除速度有效的較快了。

二、礦井提升機控制系統組成分析

在整個礦井運行系統當中，提升機控制系統屬于核心部分，該核心系統的質量將直接的關系到礦山生產效率及生產安全，當前PLC、變頻調速已經成為了礦井提升控制系統的主流調速方案，從而實現了調速的平滑以及保護措施的兼備。

隨著數字技術的發展，PLC系統已被廣泛應用，并被使用單位認可。“交—直—交”變頻技術已經非常成熟，變頻調速技術已成為提升機的最佳選擇，其具有無級調速，調速精確，節能效果顯著等優勢，在礦山企業得到了廣泛應用。特別是近年來，變頻系統礦井提升機大量應用，使礦井提升機達到了一個新水平。采用變頻調速技術，可以很容易的解決調速控制中的問題，而且節約大量電能，在僅增加少量成本的前提下，可以通過節能增效，逐步收回投資。從使用的角度出發，變頻調速技術無論從經濟角度、還是從技術角度考慮，都是礦井提升機電控系統的最佳選擇。變頻調速電控系統：由變頻調速柜、綜合電源柜、控制操作臺組成。控制操作臺負責整個提升工藝過程的控制及保護。變頻柜、低壓配電柜，完成系統的電氣傳動、閉環控制各類保護，使系統更安全更可靠。

三、礦井提升機控制技術的發展趨勢

加強對礦井提升機控制技術發展趨勢的研究，不斷提高我國提升機控制技術水平，從而滿足現代化礦井提升機大容量、快速高效、可靠性高、安全性高的要求，不斷推動礦井工作的順利實施。

3.1礦井提升機提升位置準確控制技術

礦井提升系統具有無爬行運行的特點以及準確停車的要求，而在運行速度快、提升行程長的情況下，對速度和形成協調閉環控制以及提升系統機電液的優化協調進行研究，并通過基于智能控制的提升系統制動與調速智能協調控制技術的研究，在制動系統與調速系統之間建立智能協調控制技術，并對基于位置、速度、制動力以及轉矩多參數四閉環控制相組合的提升運行性能最優的位置準確控制技術進行研究，從而實現提升機的平穩準確運行，促進礦井生產的長久發展。

3.2礦井提升機關鍵部件及裝置性能退化監測

在線監測和故障診斷技術在礦井生產過程中的開發應用：隨著工作時間的增長，礦井提升機關鍵部件及裝置的工作性能會出現退化現象，而為了促進礦井提升機的長久發展，要對各部件及裝置的性能退化型故障的機理及判據進行研究，并開發性能退化型故障在線監測系統，研究評估關鍵部件及裝置的健康狀態方法、性能退化防控方法以及以滿足系統工作性能為目標的各部件及裝置的早期性能退化期間優化的控制方法，并開發集系統性能退化監測、智能防控及優化預測維護為一體的礦井提升機健康管理系統，從而為礦井提升機的安全運行提供有力保障。

四、礦井提升機的遠程自動啟停智能控制技術和遠程集中控制技術

一方面，研究基于狀態識別功能的提升系統遠程自動啟停智能控制技術，并且在系統啟動或停止過程中，進行系統自檢、參數判定、調動工藝順序控制，實現提升機的自啟停操作，同時對基于虛擬專用網絡的遠程智能診斷及網絡視頻監視等技術手段進行研究，以便實現自動遠程啟停控制和遠程視頻監視下的無人值守提升系統全自動運行;

另一方面，由于提升機控制系統的各個子系統的工作狀況是相對獨立的，所以對礦井中的自動裝卸載系統、提升機信號系統等各子系統的控制原理及故障保護等技術、提升機電控系統的視頻檢測技術進行研究，從而通過網絡通訊等技術手段來實現對提升系統的遠程集中智能控制，從而為我國礦井建設提供強大的物質基礎。

五、結束語

總而言之，礦井提升系統是礦山生產中極其重要的環節，它的正常運行與否對礦井的安全生產有著直接的影響。因此，礦山提升機控制技術要向著提升機精確調速控制、位置閉環控制、智能集控技術以及故障診斷及健康管理技術的方向發展，以便為礦井建設提供更加強大的物質基礎。

參考文獻：

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（作者單位：徐州中礦大傳動與自動化有限公司）