試論礦井提升機電氣控制方法

董占洋

（龍煤七臺河礦業(yè)有限公司新鐵煤礦，黑龍江七臺河 154600）

礦井提升機電氣控制方法，到目前為止，我國的礦井提升機電氣控制系統(tǒng)主要是以交流電和直流電共存的方式，只有兩種電流一直以來都被廣泛應(yīng)用在煤礦生產(chǎn)作業(yè)的全過程中，有向PLC電氣控制系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。

1.礦井提升交流電電氣控制方法

到目前為止，我國的大部分煤炭企業(yè)所使用的大功率交流電控制方式，主要是突變頻控制，而在我國部分地區(qū)使用普通交流電控制，電器的異步機從而實現(xiàn)小型礦場的開采作業(yè)，其工作原理主要是依靠端子的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動以及其他設(shè)備的調(diào)試作用，進而實現(xiàn)電氣控制，這樣都有很多好處。比如，可以通過減少相關(guān)設(shè)備的轉(zhuǎn)速功率以及選擇比較適中的電子電阻，從而實現(xiàn)良好的電機操作，從目前的使用情況來看，這種電器的操作方式比較簡便，并且制造成本以及使用成本低，相對于一些大型礦場開采作業(yè)而言，由于我國的相關(guān)技術(shù)發(fā)展比較落后，并且到目前為止仍然還不太成熟。所以不具備較為先進的技術(shù)水平以及強大的生產(chǎn)能力。所以這種礦井提升機一般都是通過國外進口的方式運輸?shù)絿鴥?nèi)，另外在低頻制動已經(jīng)逐步成為交流電控方式的主流方式的時候，通過接受PLC系統(tǒng)啟動電機的控制方式以及切換轉(zhuǎn)子電阻等形式也可以實現(xiàn)對礦井提升機的控制，對目前的情況而言，新型的PLC電氣控制方式與傳統(tǒng)的電氣控制方法相結(jié)合，在一定程度上能夠起到優(yōu)勢互補的作用。也比較適合市場的需求，因為這種控制方式一方面成本比較低，由于相關(guān)設(shè)備大多數(shù)是采取原裝接口的方式轉(zhuǎn)移到國內(nèi)的，通過PLC電氣控制方法，以及與傳統(tǒng)的電氣控制方法結(jié)合的方式，可以減少一部分產(chǎn)品的進口，進而減少相關(guān)控制設(shè)備的前期投入。[1]

2.直流電電氣控制的操作方法

根據(jù)目前的形勢來看，我國大型的直流電控制環(huán)境一般應(yīng)用在大型廣場開采作業(yè)過程中，該直流端的頻段大概在900kW～3200kW，而在中小型礦場開工作業(yè)的時候，一般會選用800kW以下的直流電，我國的直流電控制方式主要是以直流電機為主進行調(diào)整轉(zhuǎn)速的控制，為了滿足第一轉(zhuǎn)速頻段的穩(wěn)定工作，實現(xiàn)自動化控制，現(xiàn)階段直流電氣控制方法基本已經(jīng)實現(xiàn)了模擬化全數(shù)字化的轉(zhuǎn)變，在一定程度上體現(xiàn)了我國在該領(lǐng)域技術(shù)水平的提升。所謂的礦井提升機直流電控制方法，其實主要是通過GM系統(tǒng)以及SW系統(tǒng)這兩種控制方法進行的。前者的控制方法主要包括調(diào)整轉(zhuǎn)速以及主回路的電壓，而第2種控制方法，主要是調(diào)整電機的轉(zhuǎn)速以及電動器磁繞組供電等方式，達到對礦井計算機的直接控制，但是就目前的實際情況而言，后者的控制效果相對較弱。一方面由于在礦場實際環(huán)境之下，電流的強弱無法徹底掌控，甚至?xí)霈F(xiàn)突然斷電的現(xiàn)象，因此，后一種方法的使用價值相對較低。

3.國外礦機提升機電控方法

在國外礦井提升機的控制方法的發(fā)展，具體分為3個階段：在第1個階段主要使用繞線式電流一部機主導(dǎo)；第2個階段就是晶閘管提升機電控制階段；第3個階段是PLC電氣控制階段，在繞線式交流電異步機發(fā)展的階段。國外電控方法的發(fā)展水平還相對較弱，因為該階段處于20世紀的30、40年代，其控制方式主要是以直流電或者直流電與交流電交互運作的方式進行的。在20個世紀30、40年代，國外的生產(chǎn)力水平還不是十分發(fā)達，雖然比國內(nèi)的生產(chǎn)力水平發(fā)展要快一些，但是仍然不能滿足在礦產(chǎn)開發(fā)過程中所產(chǎn)生的大量的電力需求，因此這種耗資巨大以及應(yīng)用場景并不是十分廣泛的控制方式很快被第2種控制方式所取代。在第2種控制方式發(fā)展的過程中，雖然比第1種控制方式耗能明顯減少，但是在實際使用的過程中，仍然會遇到一些麻煩。比如，智能化相對較弱，造成該電器控制系統(tǒng)在實際操作過程中會出現(xiàn)嚴重的問題，甚至?xí)霈F(xiàn)安全隱患，因此第2種控制方法雖然在能源消耗方面具有顯著優(yōu)勢，但是在實際使用過程中的實際體驗仍然不能滿足礦場相關(guān)設(shè)備的日常工作，甚至由于礦場的客觀條件等因素的限制，部分比較偏遠的礦場由于時常發(fā)生停電的現(xiàn)象，這種電機設(shè)備仍然沒有得到廣泛的應(yīng)用。在最后一個階段，也就是20世紀80年代PLC技術(shù)誕生并投入生產(chǎn)，在PLC技術(shù)發(fā)展的過程中，對廣泛應(yīng)用在礦場開采的監(jiān)控系統(tǒng)中，這也是因為PLC技術(shù)具有顯著的智能化等特征，甚至還有安全警示系統(tǒng)，比如某些設(shè)備出現(xiàn)安全隱患甚至漏電的現(xiàn)象，將會通過警示燈的方式或者其他方式通知相關(guān)操作人員注意安全。由于PLC控制系統(tǒng)具有顯著的智能化，因此在一定程度上可以實現(xiàn)自動控制，只需要通過電腦客戶端輸入簡單的控制指令，就可以實現(xiàn)對整臺設(shè)備的控制，如果該設(shè)備能夠和計算機以及數(shù)字化技術(shù)相結(jié)合，那么在實現(xiàn)控制精度大幅度提升的同時，也能夠?qū)崿F(xiàn)遠程操控，因為這樣的操控方式才更加符合現(xiàn)代人類的生產(chǎn)和生活需求。[2]

4.礦井提升機電氣控制方法的發(fā)展方向

雖然到目前為止，礦井提升機的電機控制水平已經(jīng)初具智能化，但是仍然有許多需要完善的地方，比如說以下幾個方面：（1）傳動多樣化。傳動方式在一定程度上可以更好的實現(xiàn)相關(guān)設(shè)備的控制，并且傳動多樣化，也可以滿足不同的設(shè)備的控制需求，同時為了更加符合用戶的客觀需求，因此應(yīng)當實現(xiàn)傳動多樣化；（2）控制網(wǎng)絡(luò)化。這種理念的基礎(chǔ)是站在如今網(wǎng)絡(luò)科技比較發(fā)達的前提之下，雖然網(wǎng)絡(luò)科技比較發(fā)達，但是大多數(shù)的科技公司沒有將控制系統(tǒng)作為科技應(yīng)用場地，因為大多數(shù)的科技公司對于礦產(chǎn)行業(yè)的了解以及興趣相對較少，所以，少部分科研人員對相關(guān)設(shè)備的電氣控制方法的完善和提升沒有興趣；（3）監(jiān)管智能化。隨著5G技術(shù)的不斷發(fā)展，以及網(wǎng)絡(luò)科技的不斷進步，對相關(guān)設(shè)備實行智能化監(jiān)控是完全可以實現(xiàn)的，從客觀方面來看，對相關(guān)設(shè)備實行智能化監(jiān)控，在技術(shù)水平上幾乎沒有任何困難，但是由于在智能化監(jiān)控設(shè)備普及以及安裝的過程中，會產(chǎn)生大量的費用，因此相關(guān)工作人員以及相關(guān)企業(yè)的負責(zé)人對智能化監(jiān)控設(shè)備的興趣相對較低，但是由于智能化監(jiān)控設(shè)備具有較大的實用價值，因此相關(guān)單位可以采取補貼的方式，對相關(guān)采礦作業(yè)場地進行智能化監(jiān)控設(shè)備的安裝，這樣一方面能夠提高電氣控制的靈敏度，另一方面也能夠起到保護相關(guān)工作人員安全的作用；（4）保護多態(tài)化。在這個方面應(yīng)當提高對相關(guān)的控制設(shè)備的自動化操作水平，這樣才更符合相關(guān)工作人員的工作需求，甚至可以減少一部分人工成本的投入。

5.結(jié)語

礦井提升機也作為一個礦井開采作業(yè)中不可或缺的一部分，同時也是核心部分為了保證相關(guān)電子設(shè)備的高效以及準確，需要相關(guān)科研人員不斷探索優(yōu)化使用體驗。雖然國外的PLC控制系統(tǒng)在一定程度上已經(jīng)能夠滿足相關(guān)工作人員的使用，但是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以及人類對于礦產(chǎn)的需求量激增，因此大型的開采設(shè)備仍然在不斷的設(shè)計以及運用，對控制設(shè)備的完善也應(yīng)當提上日程。