煤矿提升机电气控制系统的技术改造探索

陈庆祥

摘要：目前中国大多数煤矿企业的电气控制水平还较低，还不能完全实现自动化生产。因此，中国的煤矿企业要以提升煤矿生产的安全性及生产效率为主要目的进行改革，通过对电气控制系统技术的有效改造，来提升煤矿生产效率及生产质量，以推动中国煤矿企业的长远发展。基于此，本文详细分析目前我国在该系统运行时主要存在的问题及相应的技术改造措施，希望可对同行业工作者起到一定的借鉴意义，正确认识对煤矿提升机电气控制系统的技术改造工作。

关键词：煤矿提升机；电气控制系统；技术改造

1煤矿提升机电气控制系统的主要构成部分

煤矿提升机电气控制系统主要由主控制系统、调速系统以及上位机监控系统等组成。主控制系统的作用是控制煤矿提升机的启动环节、加速和减速、坡度爬行和停车；在提升机运行的过程中对电流情况和运行的速度进行实时的监控；结合其它电子控制系统对煤矿提升机的运行状况进行全程控制。调速系统主要担任的是执行者的角色，根据接收到的命令对提升机的主电动机进行动作控制。上位机监控系统的作用主要是将提升机运行过程中各个状态进行展示，例如：电流的安全回路、液压站以及风机等，不仅显示其相关的运行状态，而且对它们出现的故障也会一并显示，并发出警报信号，因此从主要的功能作用上来看，上位监控系统只是担任一种显示的作用，不直接参与控制，所以在对煤矿提升机电气控制系统技术进行改造的时候只要对其显示的效果做相应的提升即可。

2煤矿提升机电气控制系统存在的主要问题

当前，大部分煤矿的提升机电控系统表现出偏低的自动化水平，归结该系统存在的问题，主要包括以下几方面的内容：①电机转子回路为“交流接触器切换串接电阻”的调速形式，且方向的切换依靠高压侧用电压接触器来完成。因频繁动作和长时间运行，接触器触点严重腐蚀，螺旋弹簧老化，直接表现为故障率高、振动噪音大，增加了日常维修的难度和工作负荷；②电控系统主控制屏为“背后布线”形式，较为复杂，控制元件和电气接点多，对于各电气元件参数的配合与调整存在难度，故障一旦发生，查找起来十分困难，且需要很长时间才能修复，对煤炭的正常生产造成严重影响；③井架上安装的到位开关、过卷开关，极易在运行中受罐笼撞击而发生变形，对设备和人员安全带来隐患；④系统制动保护的触发电路由电阻、磁放大器和其他元件构成，因各元件间电气节点多、参数差异大、故障率高和调整困难等问题的存在，使得提升机的使用会产生过大的冲击力，表现出较差的运行速度性能；⑤传统电控系统依赖于人员对工作闸电流的手动控制来作用于提升机的速度控制，存在较大的人为因素，进一步增加了安全事故发生的概率。

3煤矿提升机电气控制系统的技术改进措施

3.1贮备技术改造

对于一些技術较为落后的老式设备，可以增加该系统的贮备单元来实现改造。由于老式的电气设备中自身保护性能有限，可能在设备出现故障时没有足够的保护机制使设备不受到损坏，所以针对于这种情况可增加该系统中的储备单元，当系统中某一单元出现故障时，可切换到相应的备用单元来达到继续维护设备运行的目的，从而有效避免因故障发生而使得设备无法继续工作的现象出现，提升煤矿生产的生产效率，降低生产风险。

3.2PLC改造技术

可编辑逻辑控制器技术又称PLC技术，是一种通过采集并处理多种信号，包括脉冲、同步、去向以及安全保护等信号，以促进各种逻辑工作的有效实现，进而确保提升机始终保持在稳定运行的状态。与此同时，在原有提升机系统基础上辅助使用PLC技术，还将实现后备保护、减速、执行自动设定功能、提升显示功能的次数、速度功能以及声光故障报警等功能。此外，经改造后的提升机电气控制系统，能具备更好的保护性能，能够显著提升工作人员的工作安全，且能同时减少设备的占地面积，降低维护成本。如在实际作业过程中，通过使用PLC技术，便可有效防治设备出现过流、过速、短路等现象，其语言报警系统可有效简化人工操作部分，至于PLC技术中所特有的无触点操作功能更是极大地提升了提升机的安全性能，在降低人力成本的同时，确保了高效的工作质量与工作效率。当然，引进PLC技术，还有一最重要的作用便是在于能实现电气控制系统对全过程的控制，进而实现提升机的全自动运行操作。

3.3深度指示器改造

电子技术和计算机技术为加强煤矿提升机电气控制系统的发展提供了新的选择，传统的机械式深度指示器笨重，难以避免测量误差。新型的深度指示器一般为电子式和数字式指示器，可实现采集校核、计算、显示和输出脉冲信号等多种作业型号，协助主控PLC监控和防御系统完成监控保护任务。电子式指示器如新型触摸翻页式彩色显示屏，可实现提升机和各控制元器的运行状态、参数的动画显示，可对提升机运行工况进行模拟绘图，可视化程度高，运用方便，具有出色的动态和静态特性。全数控晶闸管是通过计算机或人工优化电流调节器和速度调节器参数，来实现提升机的速度控制、电流调节及电枢、磁场圈路的保护工作。全数字直流调速晶闸管变频技术处理高速信号能力强、指令灵活丰富、事件控制器处理速度快，可实现对煤矿矿井中的各种信号进行高速的同步校正，加强地面和井下的沟通和监控工作。

3.4交变频制动方式

在传统电气控制系统中加以电力半导体元件的目的在于利用半导体元件的通断作用，以达到将输出电源转化为可调频电能的目的。此后，针对可调节的频率电能，便能利用交流电来对其转速进行控制，进而将变频器调整为“交-直-交”式的回路拓扑结构，最终实现可调频以及可调电压交流电源的转化。此外，频率转换器的使用还将有助于控制电路的进一步优化，减少了诸如电阻器和接触器这一类基础部件的消耗量，中间环节的减少不仅意味着降低故障发生概率，且能起到节能和减少排放的作用，可谓一举多得。

3.5其它改造技术

在原有系统设备的基础上，采用标准化电气模块、插件结构，局部更新老旧的控制核心器件。这种改进的解决方案具有低成本和工期短的优势，但新旧元件的兼容和通讯问题仍存在，系统运行中仍然存在一些隐藏的故障隐患。通过局域网技术，上位机可对提升机系统进行监视、诊断，从而实现资源分配和提高管理水平。利用PWM整流控制技术，控制变频器的有源前端，从而达到网侧电流谐波降低、提升机变频控制的谐波污染减小的目的。电气系统的安全回路和行程监控部分采用双套配置，利用多重防护来提高系统的安全性指标。提高系统的故障记忆和判断能力，从而使维修人员在故障发生时，可迅速而准确地找到故障点，提高系统运行的效率。

4结束语

目前，我国所使用的大多数提升机设备其自身生产过程中安全性及生产效率都比较高，但对该设备进行控制的电气控制系统却相对比较落后。电气控制系统的落后将不可避免地给整个煤矿生产的各项工作带来安全隐患，从而间接影响煤矿企业的利益，阻碍煤矿企业的长远发展。在新的中国经济发展形势下，工业生产也逐步向着自动化和一体化方向发展，所以为了有效促进煤矿企业智能一体化的生产水平的实现，必须从电气控制系统的改造工作入手，只有切实提高了电气控制系统的技术水平，才能填补煤矿企业的发展短板，从而促进煤矿企业的长远稳定发展。

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