甘雪瓊

（廣西壯族自治區(qū)工業(yè)建筑設(shè)計(jì)研究院，廣西 南寧 530031）

在豎井類型的礦產(chǎn)挖掘過程中，挖掘人員和設(shè)備等需要用豎井提升機(jī)進(jìn)入井下，挖掘出礦物后，礦物、設(shè)備和下井的人員也需要用豎井提升機(jī)運(yùn)輸?shù)骄?。所以，豎井提升機(jī)是連接井上和井下的重要工具，對生產(chǎn)效率、經(jīng)濟(jì)利益以及挖掘人員的生命安全有重要影響。傳統(tǒng)的豎井提升機(jī)采用轉(zhuǎn)子回路串電阻分段控制交流繞線式異步電動機(jī)繼電器接觸器系統(tǒng)，設(shè)備陳舊、技術(shù)落后，這種控制系統(tǒng)存在可靠性差、操作復(fù)雜、故障率高、電能浪費(fèi)大、效率低等缺點(diǎn)，基于提升機(jī)控制系統(tǒng)存在的問題及豎井提升機(jī)如此重要的影響，所以研究它的設(shè)計(jì)改造和發(fā)展尤為重要，如何使豎井提升機(jī)可靠安全運(yùn)行，操作方便，節(jié)能效果明顯。本文就豎井提升機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)改造和發(fā)展進(jìn)行詳細(xì)探討。

一、應(yīng)用可編程序控制器進(jìn)行設(shè)計(jì)改造

可編程序控制器可以通過數(shù)字、模擬式輸入或輸出來控制各種類型的機(jī)械。應(yīng)用可編程序控制器來對豎井提升機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，從技術(shù)性和可靠性來說都是可行的，可編程序控制器具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（一）可編程序控制器編程簡單

可編程序控制器不需要采用計(jì)算機(jī)，而是采用簡單的梯形圖、邏輯圖等編程語言，系統(tǒng)開發(fā)周期比較短，現(xiàn)場調(diào)試也比較容易。此外，可編程序控制器在線修改程序比較方便，可以在不拆動硬件的基礎(chǔ)上改變控制方案。

（二）可編程序控制器配套齊全，適用性強(qiáng)

可編程序控制器具有標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化等優(yōu)點(diǎn)，配套的各種硬件裝置可供用戶使用，這樣用戶就可以靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成適合自己使用的不同功能、規(guī)模的系統(tǒng)，適用性強(qiáng)，用戶用起來也方便。

（三）可編程序控制器功能強(qiáng)，性價比比較高

可編程序控制器中有千百個供用戶選擇的編程元件，即使非常復(fù)雜的功能也能輕松控制。它還可以通過聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)分散控制、集中管理的功能，性價比比較高。

（四）可編程序控制器抗干擾能力強(qiáng)

傳統(tǒng)繼電器的控制系統(tǒng)使用了很多時間繼電器等，容易出現(xiàn)觸點(diǎn)接觸不良的后果，進(jìn)而導(dǎo)致故障。可編程序控制器用軟件替代了時間繼電器，這樣就避免觸點(diǎn)接觸不良導(dǎo)致的故障。

（五）可編程序控制器維修方便

可編程序控制器不僅故障發(fā)生率比較低，而且有很好的自我診斷的功能，在發(fā)生故障的時候，工作人員可以根據(jù)發(fā)光二極管或者編程器提供的信息找出故障的原因，這樣用更換模塊的方法能更快地排除故障。

二、應(yīng)用變頻器進(jìn)行設(shè)計(jì)改造

目前國內(nèi)大多數(shù)企業(yè)中的豎井提升機(jī)多采用交流繞線式的電機(jī)串電阻調(diào)速系統(tǒng)，然后用繼電器-交流接觸器來控制。這種控制因?yàn)榻佑|器動作頻繁，會導(dǎo)致交流接觸器的主觸頭老化，容易引起設(shè)備故障。同時，這種設(shè)備在提升機(jī)的減速和爬行段的速度控制性能較差，容易出現(xiàn)停車位置不準(zhǔn)確的缺點(diǎn)。

由于交流繞線式的電機(jī)串電阻調(diào)速系統(tǒng)存在電流沖擊大、能耗高、振動大、安全性差以及磨損大和設(shè)備維護(hù)量大的缺點(diǎn)。所以，隨著科技的日益進(jìn)步，變頻器系統(tǒng)更多的被應(yīng)用在豎井提升機(jī)上。相對老的控制系統(tǒng)而言，應(yīng)用變頻器的豎井提升機(jī)控制系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（一）采用變頻器的控制系統(tǒng)更安全

變頻器專門用于起重提升控制中，解決了起動力矩和開閘的順序控制問題，如果電機(jī)的起動力矩不足，就不能打開制動閘瓦，這樣就比原有的舊的控制系統(tǒng)更安全，使用起來更放心。

（二）采用變頻器的控制系統(tǒng)更節(jié)能

在原有的繞線式電機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻的調(diào)速中，所用的電阻會消耗大量的轉(zhuǎn)差功率，這樣的速度越低，消耗的轉(zhuǎn)差功率就越大。而變頻器的調(diào)速是一種不會耗能的高效調(diào)速方式。豎井提升機(jī)大部分時間都處在電動狀態(tài)，經(jīng)過測算后發(fā)現(xiàn)利用變頻器節(jié)能效果非常顯著，大約可以節(jié)約25%以上。同時運(yùn)行的時間越長，節(jié)約的電能就越多。這樣，就能有效降低工作中的運(yùn)行成本，對提高經(jīng)濟(jì)效益有很大的幫助。

（三）采用變頻器的控制系統(tǒng)更易操作

工作人員在使用原有的控制系統(tǒng)的時候，開車操作非常繁瑣，而且要求嚴(yán)格。一定要嚴(yán)格配合制動手柄和換擋手柄的操作，而且提升和下降的操作程序一旦不規(guī)范，還容易造成飛車或者急起、急停的情況，偶爾也會出現(xiàn)跳軌、掉道、彈繩等情況，更有甚者可能會出現(xiàn)重大事故，給工作人員的安全造成威脅。此外，如果在負(fù)荷不同的時候，起步停車減速段要每次都達(dá)到慢起、慢停、準(zhǔn)確停車是非常不容易的。以上這些問題，在使用變頻器之后都會得到解決，相應(yīng)的操作都會變得簡單。所以，采用變頻器的控制系統(tǒng)降低了提升機(jī)工作人員的操作難度。難度降低了也就同時降低了發(fā)生事故的幾率。所以，從工作人員的安全角度來說，易操作的變頻器是非常有用的。

（四）采用變頻器的控制系統(tǒng)可以自動變速

采用變頻器之后，豎井提升機(jī)的控制系統(tǒng)可以設(shè)置多段速度，這樣就使多段變坡點(diǎn)的時候也能平穩(wěn)運(yùn)行。

（五）采用變頻器的控制系統(tǒng)所需的維護(hù)較少

采用變頻器之后，變頻器的無極變速會幫助豎井提升機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行。運(yùn)行平穩(wěn)就可以減少機(jī)械各部件之間的磨損和沖擊，從而使各部件使用壽命延長。這樣，既減少了維護(hù)人員的工作量，又降低了維護(hù)機(jī)械所需的成本，同時節(jié)省了人力、物力和財力，對于生產(chǎn)力的提高功不可沒，對于經(jīng)濟(jì)利益的提高也非常有用。

豎井提升機(jī)采用變頻器之后，不僅僅具有以上幾大優(yōu)點(diǎn)，還具有低干擾、低噪音、低沖擊等優(yōu)點(diǎn)，對電網(wǎng)其他設(shè)備的影響也較小?？偠灾?，變頻器應(yīng)用在提升機(jī)的控制系統(tǒng)中，較原有的控制系統(tǒng)有著極大的改善和進(jìn)步。

三、用可編程序控制器或變頻器需要注意的問題

采用可編程序控制器或變頻器來改造豎井提升機(jī)的控制系統(tǒng)雖然有很多的優(yōu)點(diǎn)，但是在發(fā)揮這些優(yōu)點(diǎn)的同時，我們還需要注意一些問題，這樣能夠更好地發(fā)揮它們的優(yōu)勢。

（一）采用可編程序控制器需要注意的問題

1因?yàn)榭删幊绦蚩刂破饔胁煌念愋停栽谶x擇類型的時候，既要滿足所用提升機(jī)系統(tǒng)的要求，也要綜合經(jīng)濟(jì)條件來考慮。一般都選擇設(shè)計(jì)所用接口數(shù)量是所需裝備數(shù)量的85%為好。

2采用可編程序控制器代替原有的繼電控制系統(tǒng)時，仍然需要經(jīng)外部中間繼電器控制，只是所需的繼電器較少。此外，如果經(jīng)濟(jì)條件允許，可以將高壓正反轉(zhuǎn)開關(guān)等更換為真空接觸器。豎井提升機(jī)控制系統(tǒng)中所用的行程開關(guān)等也可以換成非接觸開關(guān)，如感應(yīng)開關(guān)等。

3可編程控制系統(tǒng)確保有自動和手動兩種工作方式，這樣更能靈活地控制系統(tǒng)。

（二）采用變頻器需要注意的問題

1注意工作和環(huán)境的溫度。因?yàn)樽冾l器內(nèi)部是大功率的電子元件，容易受到工作溫度的影響，如果溫度太高或者溫度變化較大的話，會導(dǎo)致變頻器內(nèi)部出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象，導(dǎo)致絕緣性降低，嚴(yán)重的話會出現(xiàn)短路，所以溫度最好控制在40℃以下，同時備好加熱器和干燥劑。

2注意腐蝕性氣體，防止電磁波干擾。在使用的時候，如果腐蝕性氣體濃度過大，會腐蝕變頻器的元件，加速元件老化，降低絕緣性等。為了避免這些情況，可以把控制箱制作成封閉式結(jié)構(gòu)，并且注意換氣。同時，在使用變頻器的時候，周圍會出現(xiàn)很多干擾電磁波，這些電磁波對儀器有一定的干擾，容易導(dǎo)致控制失靈或損壞等。而解決這種情況的方法就是儀器和電子系統(tǒng)等選擇金屬外殼的，這樣就能屏蔽變頻器對儀器等的干擾。

四、豎井提升機(jī)電控系統(tǒng)的發(fā)展

礦井提升機(jī)及其電控系統(tǒng)是礦山生產(chǎn)的大型關(guān)鍵設(shè)備，對其提升工藝及安全保護(hù)均有特殊要求，因此提升機(jī)的電控系統(tǒng)一直是國內(nèi)外電氣自動裝置領(lǐng)域重點(diǎn)關(guān)注和研究的內(nèi)容。

目前礦井提升機(jī)的主要電控系統(tǒng)有：交流繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方案、直流可逆調(diào)速方案、交流變頻調(diào)速方案。交流繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方案由于存在調(diào)速性能差、能耗高、維護(hù)工作量大等問題，雖具有初期成本優(yōu)勢，但隨著時間的推移必將被逐步淘汰。直流可逆調(diào)速方案雖獲得了連續(xù)的調(diào)速性能，機(jī)械、電氣沖擊小，低速轉(zhuǎn)矩大，機(jī)械特性優(yōu)良等特點(diǎn)，但無論是電動機(jī)本身還是電氣控制方案，都較交流電動機(jī)復(fù)雜得多，組成電氣傳動部分的設(shè)備數(shù)量多，控制設(shè)備復(fù)雜，維護(hù)量大，成本高，因此，不會成為提升機(jī)調(diào)速的發(fā)展方向。隨著變頻技術(shù)的日益成熟，尤其是大功率高壓變頻技術(shù)的快速發(fā)展，使用變頻器調(diào)速技術(shù)采用鼠籠式異步電動機(jī)拖動的方案，將會成為將來礦井提升機(jī)調(diào)速的主流方案。

從國際上的主流技術(shù)來看，礦井提升機(jī)電控設(shè)備的技術(shù)創(chuàng)新將在今后很長時間內(nèi)都是產(chǎn)品技術(shù)的主要發(fā)展點(diǎn)，礦井提升電控設(shè)備應(yīng)作為高度一體化的節(jié)能新產(chǎn)品重點(diǎn)開發(fā)。大功率可控硅裝置、交-交變頻調(diào)速系統(tǒng)、微電子技術(shù)應(yīng)用、可編程序PLC控制系統(tǒng)，未來的電控系統(tǒng)將趨向于高的數(shù)字化、自動化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化系統(tǒng)。

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