馬懷清，鄭宏孝

(陜西陜煤蒲白礦業(yè)有限公司白水煤礦，陜西白水715604)

0 引言

作為礦山電力拖動(dòng)系統(tǒng)的有機(jī)內(nèi)容之一，提升機(jī)能夠在提升運(yùn)送煤炭與人員等方面使用，所以在煤礦中非常普及。現(xiàn)階段，中國(guó)煤礦中應(yīng)用了上百套礦井提升機(jī)，其中許多仍然為上世紀(jì)70 年代引進(jìn)的，在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)一直沒(méi)有更新，對(duì)煤礦安全產(chǎn)生嚴(yán)重威脅。對(duì)于煤礦來(lái)說(shuō)，要是想提升自身的競(jìng)爭(zhēng)力，則一定要引入各種先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備?；诖?，煤礦企業(yè)需要對(duì)提升機(jī)實(shí)施技術(shù)改造，使其不斷優(yōu)化升級(jí)。

1 提升機(jī)電氣系統(tǒng)的主要問(wèn)題

現(xiàn)階段，中國(guó)90%以上的礦井提升機(jī)以低于1 000 W 的交流異步電機(jī)拖動(dòng)的，一半以上主要通過(guò)F—D 機(jī)組來(lái)供電，制動(dòng)主要以晶閘管裝置實(shí)現(xiàn)，傳統(tǒng)交流拖動(dòng)系統(tǒng)具有相對(duì)較低的調(diào)速性能，其可靠性與監(jiān)控能力相對(duì)較低，同時(shí)具有相對(duì)較低的效益。從20 世紀(jì)80 年代開(kāi)始，新添加了自動(dòng)控速、深度指示器等后備保護(hù)與監(jiān)控設(shè)備。

提升機(jī)非常易于引發(fā)一定的電氣故障，按照后果輕重，主要有參與制動(dòng)與報(bào)警故障兩類(lèi)。前者主要有鋼絲繩過(guò)卷、機(jī)械探指器斷軸等，非常易于引發(fā)災(zāi)難性后果;后者通常涉及到制動(dòng)油溫、油壓故障等，能夠利用聲光報(bào)警方式對(duì)其進(jìn)行控制。

因轉(zhuǎn)子偏離定子中心，在調(diào)試以及工作時(shí)，直流傳動(dòng)系統(tǒng)將會(huì)產(chǎn)生機(jī)電非線(xiàn)性耦合振蕩現(xiàn)象。使得附近設(shè)備共振，會(huì)對(duì)人身安全產(chǎn)生威脅。其控制系統(tǒng)故障主要有以下幾方面基本特點(diǎn):①故障率高。其中任何單元發(fā)生問(wèn)題，均能夠?qū)φ麄€(gè)系統(tǒng)的正常工作產(chǎn)生不利作用。②穩(wěn)定性差。工程開(kāi)展過(guò)程中，系統(tǒng)非常易于受到開(kāi)采條件、電阻參數(shù)等諸多方面的作用，同時(shí)應(yīng)當(dāng)按照具體狀況不斷修正調(diào)試，對(duì)維修工作者的技術(shù)水平具有非常高的要求。③操作復(fù)雜。具體運(yùn)行時(shí)，開(kāi)、停機(jī)、變速等均利用人工與主令控制器來(lái)進(jìn)行，操作難度相對(duì)較高，同時(shí)動(dòng)力制動(dòng)電源不穩(wěn)定，具有相對(duì)較低的可靠性。

2 提升機(jī)電氣系統(tǒng)改進(jìn)策略

2.1 貯備設(shè)計(jì)技術(shù)

改造傳統(tǒng)提升機(jī)電氣系統(tǒng)，能夠利用貯備設(shè)計(jì)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，即增設(shè)貯備單元到電氣系統(tǒng)里面，當(dāng)其中的某個(gè)單元失效的時(shí)候，可利用與其具有相同功能的外部單元對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，或者將其取代，從而使其對(duì)煤礦生產(chǎn)的干擾降低。

2.2 PLC 技術(shù)

PLC 系統(tǒng)主要是經(jīng)由信號(hào)采集及其后續(xù)的一系列處理過(guò)程，實(shí)現(xiàn)各種邏輯工作，從而能夠保護(hù)提升機(jī)，使其處于正常運(yùn)行狀態(tài)之中。其主要功能涉及到后備保護(hù);減速過(guò)程中的若干自動(dòng)設(shè)定與執(zhí)行功能;聲光故障報(bào)警;實(shí)時(shí)顯示各種狀態(tài)。

經(jīng)由優(yōu)化之后其保護(hù)性能明顯提升，其運(yùn)行安全性與可靠性明顯增強(qiáng)，同時(shí)能夠降低維護(hù)成本，所占區(qū)域非常小。比如提升機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，該技術(shù)能夠避免過(guò)流等各種故障;語(yǔ)言報(bào)警系統(tǒng)能夠進(jìn)一步降低人工操作難度;其無(wú)觸點(diǎn)操作在很大程度上改善了其工作質(zhì)量與安全性，并且無(wú)需對(duì)備件進(jìn)行更換，降低了人工任務(wù)與材料消耗。除此之外，其能夠?qū)崿F(xiàn)過(guò)程控制，全方位的控制，使其實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化。

2.3 深度指示器改造

計(jì)算機(jī)與電子技術(shù)為該系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)化升級(jí)奠定了基礎(chǔ)。過(guò)去的機(jī)械式深度指示器在運(yùn)行中非常笨重，存在一定的誤差，新型設(shè)備通常包括數(shù)字式與電子式兩種類(lèi)型的指示器，能夠?qū)π盘?hào)進(jìn)行諸多操作，為主控PLC 系統(tǒng)提供幫助，使其能夠順利進(jìn)行監(jiān)控保護(hù)工作。

電子式指示器能夠?qū)崟r(shí)顯示提升機(jī)及其元器的運(yùn)行狀態(tài)，能夠模擬繪制其運(yùn)行狀況圖，具有相對(duì)較高的可視化水平，同時(shí)非常便于使用，同時(shí)還具備非常不錯(cuò)的動(dòng)、靜態(tài)特性。

全數(shù)控晶閘管主要是利用人工或電腦改善電流與速度調(diào)節(jié)器參數(shù)，利用這種方式來(lái)完成調(diào)節(jié)電流、控制速度與保護(hù)電樞、磁場(chǎng)圈路等。其具有諸多方面的優(yōu)勢(shì)，如相對(duì)較強(qiáng)的高速信號(hào)處理能力、豐富靈活的指令、事件控制器處理迅速，能夠及時(shí)同步校正礦井中的信號(hào)，加強(qiáng)地面和井下的溝通和監(jiān)控工作。

2.4 交變頻制動(dòng)方式

主要是利用電力半導(dǎo)體元件來(lái)發(fā)揮功能，利用其通斷功能，變頻器把輸入電源變成電能(可調(diào)頻率)，在此基礎(chǔ)上，將其輸送至交流電動(dòng)機(jī)來(lái)對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。到目前為止，實(shí)踐中最常用到的變頻器大部分為“交—直—交”結(jié)構(gòu)，也就是通過(guò)整流器將工頻交流電源變?yōu)橹绷麟娫?，在此基礎(chǔ)上，然后變?yōu)榻涣麟娫?。在這里，變頻器的電路主要包括整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變及控制部分三者。

該種方式具有相對(duì)交單的電路，在很大程度上降低了接觸器、電阻器等各種元器件的使用消耗，同時(shí)減小了故障發(fā)生的概率，在實(shí)踐中具有非常不錯(cuò)的節(jié)能效果。在提升機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中引入變頻器屬于今后的趨勢(shì)。對(duì)于那些規(guī)模實(shí)力相對(duì)較小的煤礦企業(yè)來(lái)說(shuō)，其對(duì)提升機(jī)中的TKD 電控系統(tǒng)的技術(shù)改造，已經(jīng)引入了交變頻制動(dòng)技術(shù)。

2.5 其他改造技術(shù)

在傳統(tǒng)設(shè)備的前提下，引入標(biāo)準(zhǔn)化插件結(jié)構(gòu)、電氣模塊，以此來(lái)對(duì)那些老舊的控制核心器件進(jìn)行更換。該種改造方式具有諸多方面的優(yōu)勢(shì)，例如其所需要的成本相對(duì)較低，同時(shí)能夠在很短時(shí)間內(nèi)就完成，然而其存在新舊元件的兼容與通信等諸多方面的不足，系統(tǒng)工作過(guò)程中依舊存在一定的故障隱患。

利用局域網(wǎng)技術(shù)，上位機(jī)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控提升機(jī)系統(tǒng)，并對(duì)其進(jìn)行分析，最終能夠充分共享資源，使管理水平不斷提升。

通過(guò)PWM 整流控制技術(shù)對(duì)其有源前端進(jìn)行控制，通過(guò)這種方式能夠減小網(wǎng)側(cè)電流諧波，同時(shí)還能夠降低其諧波污染。

將雙套配置引入到行程監(jiān)控與安全回路上，通過(guò)多重防護(hù)對(duì)其安全性參數(shù)進(jìn)行改善。提高其故障判斷與記憶能力，最終能夠使維修工作者在出現(xiàn)故障的時(shí)候，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障所處位置，進(jìn)而使其運(yùn)行效率有所提高。

3 結(jié)語(yǔ)

提升機(jī)的安全運(yùn)行在很大程度上決定著煤礦的產(chǎn)出。細(xì)致深入地對(duì)其實(shí)施技術(shù)改造，使其自動(dòng)化程度不斷提升，能夠不斷提高礦井產(chǎn)量與速率，同時(shí)還能夠降低電能消耗與故障發(fā)生率，從而推動(dòng)煤礦提升系統(tǒng)向著自動(dòng)化、信息化方法不斷前進(jìn)。開(kāi)展技術(shù)改造過(guò)程中，必須充分結(jié)合中國(guó)現(xiàn)階段的具體狀況，積極學(xué)習(xí)和借鑒國(guó)際先進(jìn)技術(shù)，努力進(jìn)行自主創(chuàng)新，從而推動(dòng)我國(guó)煤礦健康持續(xù)發(fā)展。