煤礦主提升機電控系統研究

（晉能控股煤業集團永定莊煤業公司 山西 037024）

煤礦主提升機屬于礦產開采期間常用的運輸設備，經機械結構、電器設備構成，可很好的完成井上生產工作任務、井下生產工作任務[1]。需要注意的是，煤礦主提升機電控結構比較復雜、參數較多，因而要求比較高，需作以系統優化處理，可從上位機監控、組態畫面、防錯向保護、變頻調速、檢修信號處理等多個方向出發加以優化處理，進而有效保障整個煤礦電控系統的運行效率。

1.煤礦主提升機電控系統功能相關概述

（1）控制功能。將保護信號、控制信號，及時輸入到能編程控制器，在實行數據軟件處理后，可實現煤礦主提升機常規運行、手動運行、自動運行等控制。需要注意的是，能編程控制器數套，經FX2N-BD通訊模塊以485通訊進行連接處理，以此在第一時間獲取控制指令，提升系統運行的穩定性及安全性[2]。

（2）保護功能。煤礦主提升機有安全回路，其中包括監控機可編程控制器、主控機可編程控制器2種，能夠實現減速墊過速、等速段超速、提升機卷筒過卷，以及電源斷電、錯向、繩松、通訊錯誤、無制動、制動油過壓、高壓失壓跳閘、潤滑油超溫等方面保護目的。

（3）監控功能。為監控煤礦主提升機行程，可以使用2臺編碼器、主控監控PLC設備處理，安裝于減速器高速輸出端、滾筒輸出端。這時利于編碼器及時獲取脈沖信號，送至能夠編程控制器計算單元，借助邏輯運算方式處理將計算數據、全程標準數據，轉換為容器提升部位。在此之后，以SPD指令對計算提升速斷作以準確計算，通過M8251信號確定箕斗容器提升的方向，經PLC程序逐漸形成給定速度曲線、動作保護信號[2]。

2.煤礦主提升機電控系統優化對策

(1)調繩信號控制優化方法

發送檢修信號之后，絞車10s左右無動車、信號自動調整為停車信號，可避免司機繼續開車所致傷亡，建議在此之上設置調繩節點，目的為有效保障檢修的安全問題、速度，以及調繩工作質量。

圖1 煤礦主提升機電控系統調繩

(2)高壓低頻換向柜優化方法

換向柜中存在不同的高壓真空接觸器，電器連接使用的為裸銅母線，經研究發現接觸器上方存在兩相母線距離設置約為58mm，參照煤礦電機設備安裝相關要求，觀察到這一距離設置不合理。針對于此，調整為應用熱縮管套和母線連接，可借助熱風槍的作用加熱、安裝，將熱縮管、直徑分別布設為：10kV、52mm。待完成熱縮管安裝作業后，能達到電氣距離安裝相關標準，防止受到異物、絕緣，以及潮濕和鹽霧等因素所影響引發電力故障狀況[3]。

(3)井筒開關控制優化方法

為降低井架和電纜受到雷電因素、損壞可編程控制器所影響，要求在筒內合理設置減速及矯正的開關，以此提高數據準確性。選擇開關的時候盡可能選擇穩定性佳的復合開關，這一類型開關能發揮保護功能的作用，箕斗位置磁鋼于上部通過開關，節點無法保持連接，所以能夠促使運行更加穩定。

圖2 煤礦主提升機電控系統井筒開關

(4)檢修信號處理優化方法

要求相關檢修人員實行電控系統檢測的過程，經井口信號箱使主令開關部位修位，檢修時因受到部分因素所影響，致使檢測信號產生接受錯誤的現象，故而信號系統輸出檢修狀態信號的時候，應該將繼電器輸出信號、監控機連接起來，節點串入到M390回路、M389回路中，檢修人員進行提升機所有部分檢查期間，提升機不能高壓動車，急停開關置于信號箱內部完成信號處理工作后，繼電器輸出、檢修不需使用動車，及時按下急停開關并開啟安全閉鎖，從而使安全回路處于斷開的狀態。

(5)組態畫面優化方法

建議在控制現場安裝工控機，借助組態軟件的作用模擬現實不同工況，獲取提升機相關數據信息、了解實際工作情況。而為做好系統安全維護工作，需技術處理故障、分析運行數據信息，及時保存提升機主控機運行速度、監控機運行速度，以及主機電流、油壓和提升機高度等相關參數，然后構建歷史數據、曲線空間，保留近4周內的數據信息，旨在為技術人員查詢奠定堅實基礎[4]。經增加調繩工作的畫面準確顯示不同電磁閥、形成開關的狀態信息，可為更好的進行調繩作業奠定堅實基礎。另外，架設了報警組在電控系統發生故障問題后，報警系統會在第一時間發出聲光相關信息，利于工作人員在第一時間作以停工檢查處理。

(6)防錯向保護優化方法

提升控制過程中，高壓電源、低頻電源間存在失控時間，這時提升力會逐漸加大、絞車控制系統自動測定荷載，所以需提前減速、貼閘施加制動力，主要的目的為避免在該段失控時間中絞車速度＞正常范圍規定速度。如果發生中途停車情況，沒有嚴格控制測荷時間和減速點位置，實現提前貼閘的效果有一定挑戰性，這時則會引發罐失控下墜狀況。針對于此，建議將自動換向設置為低速行駛無法高壓動作，將主令開關轉換為常開開關、接入能夠編程控制器，同時在應急開車的過程，要求相關檢修人員將這一接點短接后啟動車輛，變換自動換向時候及時切斷換向接觸器電源，進而確保煤礦主提升機運行安全性。

(7)變頻調速優化方法

提升機變頻調速裝置使用的為DSP+EPGA相結合構造，能達到功率因數控制、故障診斷，以及速度閉環、電流閉環和矢量閉環等目的，這個過程應用的處理器為32bit數值信號，變頻調速裝置控制回路作為三電平拓撲構造，不同的功率組件串聯分布于各相進線側、出線側，兩者應用均為相同布設方式，可使用二極管發揮鉗位功能、續流功能。主控回路過程存在幾種不同的電平，使用的均為直流母線輸出模式，該種模式和以往雙電平機構均可降低變頻設備運行所造成的干擾，降低功率裝置、電機運行的電壓，避免反復開啟開關，減小開關損耗并確保主提升機電控系統運行的效率，獲得系統優化升級的目的。與此同時，系統控制時需降低開關啟閉頻率、進線電抗，能實現系統運行能量雙向流動的效果，這一功能需使用高性能矢量控制實現效果。通過應用電機輸出公路調節、控制，便于更好的對電機定子、電網功率加以控制，防止變頻裝置運行對電網造成嚴重威脅。系統運行過程功率接近1、輸入電流和正弦波，經調控PWM電路實現，目標位控制于整流側，如此利于保直流母線電壓處于恒定的狀態，電壓輸入、電流相位相同，進而使用源前端技術對電流有功、無功加以有效控制。電流有功輸入、無功輸入，均需使用JIANG裝置進行直流母線電壓控制，然后作以對比分析確定，有功電流、無功電流經電源三相——兩相旋轉達到目的。經比例控制裝置和積分控制裝置對比分析發現，應用的直流母線電壓可應用PWM調制裝置、IGBT導通開關形成，經電機生成能量為網側流通至電機側位置，然后經電機側——網側流通，電機系統機制運行后，直流母線電壓升高。

圖3 煤礦主提升機電控系統變頻調速

(8)上位機監控及提升機電控系統結構優化方法

相同提升機電控系統配套應用的為上位機監測系統，通過組態軟件、工控機組成，使用的為組態軟件Wincc，監控系統由數個子系統構成，提升機電控制系統運行的過程要求相關工作人員應用終端顯示窗口，經借助上位機監控系統的作用，對提升機運行的狀態加以監測。

煤礦主提升機電控系統控制模塊中的MPI總線，能提前將系統運行數據存儲于裝置表位置，然后通過組態方式設置使得信息通訊為通暢的狀態；協議經通訊模塊調配方式，應用通訊編程可結合協議作以不同模塊調配處理；PLC占有不同的PLC設備組成。不同類型保護功能均需對主提升機運行所致信號、指令作以針對性反饋，比方說：主控PLC通電經程序操控高壓專項裝置發出信號，然后促使控制信號及時傳輸到主電機定子繞組，電機啟動后參照操控程序的要求將電阻切斷處理，以此達到自動加速的目的。主提升機運行階段旋轉編碼裝置，容易受到電機運行因素所影響發生轉動情況，對外輸出各種脈沖并被接收終端所接收，此時能經主控PLC進行設備運行計數。

3.結語

為促使煤礦提升機運行的穩定性、安全性，有效維護煤礦企業的經濟效益，應該借助計算機、現場總線、現代系統優化等的作用，進行煤礦主提升機電控系統優化處理，主要的目的為切實提高煤礦的整體生產效率，為推動煤礦企業的可持續發展打下堅實基礎。