張成剛

摘 要：礦井工作需要在工作過程中經(jīng)常性上下搬運各種器材和材料，礦井提升機即是礦井工作中，方便人員、物質上下的主要設備。因此，它對礦井工作的重要性不言而喻，高效安全的使用礦井提升機不僅能保證人員，工作過程的安全，更能提升礦井工作效率。對礦井提升機主要的控制系統(tǒng)和電力電氣系統(tǒng)要求自然較高。首要注意點是在安全性和實效性保證的同時，保證提升機電氣拖動正常，高效完成任務，保證礦井工作人員的安全性。文章主要討論礦井提升機電氣控制系統(tǒng)現(xiàn)狀，繼而對其發(fā)展方向進行研究。

關鍵詞：礦井；提升機；電氣控制系統(tǒng)

礦井提升機是礦井作業(yè)生產(chǎn)過程中重要的大型器具設備，即為在礦井頂部通道口與底部通道口中建立起的大型垂直升降機，用途為搬運煤礦，材料，人員和施工設備，是井上與井下的唯一通道。所以其電力傳遞特性就非常復雜與重要，電動機的高頻率正反轉動與制動過程，經(jīng)常處于過負荷運作，必須保證其正常穩(wěn)定安全的工作，才能夠保證工作人員的自身生命安全以及礦山的正常運作。如若發(fā)生事故，往往為重大事故，發(fā)生人員死亡和礦山倒塌。因此，升降梯正常工作的重要性就是首要關鍵，要求升降機本身部件符合安全標準，保證在出現(xiàn)事故時將損失降低要最小。而后要求升降機能夠自如高效的運作，使用過程中也要保證人員乘坐舒適。最后在前兩者基礎上，進行大力發(fā)展，實現(xiàn)全數(shù)字化控制，盡可能減少操作人員，防止人員浪費。礦井提升器電控系統(tǒng)的發(fā)展過程應向著無人化，網(wǎng)絡化，遠程控制化，全自動化的新型設備發(fā)展。

1 礦井提升機電氣控制系統(tǒng)現(xiàn)狀

1.1 國內(nèi)現(xiàn)狀

如今，我國提升機電控系統(tǒng)為交流和直流并存，兩者都被大量使用，并逐步被PLC控制系統(tǒng)所取代。由于六、七十年代技術發(fā)展的停頓和較小倒退，使得我國提升機電控系統(tǒng)與國外發(fā)達國家電控系統(tǒng)水平存在較大差距。

1.1.1 交流電控系統(tǒng)

突變頻控制方式是如今大部分大功率交流電控系統(tǒng)的主要控制方式，而由于國內(nèi)技術的不成熟，基本技術水平和制造實力的欠缺，使得大部分設備都采用國外原裝進口設備。我國自主研發(fā)小型普通交流電控系統(tǒng)經(jīng)過40多年的發(fā)展也小聚規(guī)模，大部分中小型礦山都采用這種繞線式交流異步電機。其主要工作原理是通過轉子的快速運動，加以電阻進行調(diào)速作用的簡便是控制系統(tǒng)，主要特點在于操作控制便捷，設備價格較低。新型PLC系統(tǒng)相結合的控制系統(tǒng)發(fā)展日趨成熟并取得了一定的市場，但是因其基本控制思想的腐舊，調(diào)速性能的不良，運作效率較低等缺點，仍不能完全被市場所認可，沒有根本行的改觀。

1.1.2 直流電控系統(tǒng)

如今的直流電控系統(tǒng)主要為1000-4000KW的直流電，用于比較大型的礦井，隨著直流電控系統(tǒng)的發(fā)展，1000KW一下的礦井也開始大量使用。我國直流電控礦井主要存在兩個發(fā)展快速期間，分別是90年代以前和從90年代開始到如今。90年代前主要是80年代初期，我國直流電控技術不成熟，絕大部分由模擬原件器材構成的設備都是從外國進口。但由于其設備龐大，運算放大器、二極管、三極管等部分繁多，結構復雜且運行模板技術不成熟，故障率非常高，工作時長短且不穩(wěn)定，只能進行技術重新發(fā)展改造。90年代開始后，我國引進國外原裝進口最新全數(shù)字電控設備，并對我國本土工作人員進行專業(yè)培訓，開始國產(chǎn)化工作，推出了符合我國國情的全自動數(shù)值化直流電控制調(diào)節(jié)控速裝置，至此才代表中國直流電控制運行系統(tǒng)符合PLC控制，成為真正意義上的全制動數(shù)值化設備。在90年代后期突破技術上的改造實現(xiàn)計算機遠程監(jiān)控，但由于我國制造業(yè)的相對不發(fā)達，大多數(shù)高性能的直流電控系統(tǒng)依舊需要從國外進口使用。

1.2 國外現(xiàn)狀

國外礦井提升機的內(nèi)部電控系統(tǒng)與國內(nèi)相似，依靠電動機控制不同采用交流電控制與直流電控制。發(fā)展階段基本可以分為三個階段：第一階段為50年代至60年代初期，當時主要使用交流電繞線式電動機和發(fā)電機直接帶動直流電機的控制系統(tǒng)作為動力系統(tǒng)，它們的缺點都在于調(diào)節(jié)速度是偏差較大，運行成本費用高，可靠度低以及維護工作繁重，耗費資源過多。第二個階段，是從60年代初到80年代初，當時風起的晶閘管因其傳動系統(tǒng)性能優(yōu)越，在大多數(shù)礦井提升器中得到推廣，由此調(diào)節(jié)過后的電控系統(tǒng)雖然控速性能得到了大幅度提升，但由模擬原件組成的控訴器內(nèi)部硬件復雜且修復困難導致故障頻頻，依舊無法很好的正常安全使用。第三個階段，開始于80年代后期，PLC控制技術崛起，廣泛被應用與電控系統(tǒng)中，而且其器件屬于數(shù)字化控制，使礦井提升器正式成為自動化設備，新型提升器的安全性，實效性，可靠性也大大提升，慢慢符合正常工作需要。第一臺由矢量控制的全數(shù)字化交流電控系統(tǒng)礦井提升機在德國被成功運用。它通過計算機技術，數(shù)字化控制系統(tǒng)和遠程通訊控制系統(tǒng)而聞名，全數(shù)字控制交變頻傳動系統(tǒng)，使控速系統(tǒng)更符合人們的需求。

2 礦井提升機電氣控制系統(tǒng)的發(fā)展方向

經(jīng)過多年的發(fā)展和研究，礦井提升機電控系統(tǒng)發(fā)展方向基本符合以下特點。

2.1 傳動方案多樣化

首先即為傳動方式的多樣性，在經(jīng)歷了數(shù)十年演化后，大功率交流變頻技術發(fā)展越發(fā)成熟，伴隨著礦井提升機電控系統(tǒng)中可傳動安全多樣化。各種不同合理的方案和控制系統(tǒng)配合符合的傳動系統(tǒng)開始符合用戶的不用要求。在我國近幾年中，對礦石發(fā)展加快使得升降機更多的被使用，不同類別的大功率直流或交流變頻系統(tǒng)不斷衍生，新型設備接二連三的出現(xiàn)。而在這之中，交變頻傳動系統(tǒng)依舊是主流研究和發(fā)展項目。

2.2 控制系統(tǒng)網(wǎng)絡化

控制系統(tǒng)是提升機的中心控制系統(tǒng)，如今的提升機控制系統(tǒng)大多采用遠程I/Q系統(tǒng)，實時與主機交換內(nèi)外部信息，從根本實現(xiàn)礦山的數(shù)字化管理，從提升機傳出的控制信號通過遠程通訊傳遞到集中管理系統(tǒng)，現(xiàn)場設備與高層管理實現(xiàn)無縫接軌。這是控制系統(tǒng)網(wǎng)絡化的最大特點也是一個必然的過程，同樣是實現(xiàn)礦石數(shù)字化網(wǎng)絡化的一個重要組成部分。

2.3 監(jiān)測智能化且保護多樣化

為保證礦山工作的正常進行，對提升機自動化的要求不斷提高，這就需要更具有性能性的監(jiān)管控制系統(tǒng)，保證提升機的正常運行和可能出現(xiàn)的問題。隨著科技進步，各式各樣的檢測設備不斷出現(xiàn)，它們都有著一樣的功能，就是實時保證提升機的性能監(jiān)管，數(shù)字化智能化也成為理所當然，更好的實現(xiàn)實時監(jiān)管，數(shù)據(jù)的同步傳遞成為新的發(fā)展目標。

2.4 系統(tǒng)遠程監(jiān)控無人值守

如今，企業(yè)發(fā)展迅速，同一企業(yè)內(nèi)升降機的數(shù)量增多，工作任務增加導致施工人員自然減少，為了避免人員資源浪費，倡導企業(yè)在保證正常安全工作的同時，實現(xiàn)機房無人看管的遠程集中控制管理，在不浪費人力資源的前提下，盡可能提升生產(chǎn)效率，這就要求高智能化的管理系統(tǒng)和只能系統(tǒng)。

3 結束語

作為礦石施工作業(yè)必備的礦井提升機，必須保證其電控設備完善，實現(xiàn)礦山的數(shù)值化控制，智能化管理，朝著實現(xiàn)無人監(jiān)管化，網(wǎng)絡控制化，遠程管理化，自動數(shù)字化的目標努力，在保證安全高效運行的同時，輸出高生產(chǎn)資源，為以后礦山的新型數(shù)字化做好基礎。

參考文獻

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