矿井提升机电控系统的现状与发展探讨

摘 要：作为矿井开采最重要的组成部分之一，矿井提升机的安全性和可靠性直接与矿井的生产质量密切相关，而且会影响到矿工的人身财产安全。因此要保证矿井的安全开采就必须提高提升机的性能，而当前制约提升机性能的主要就是提升机的电控系统，所以当前学术界应该重视电控系统的安全设计，保障矿场开采的稳定性，并且促进开发效率的提升。本文在介绍矿井提升机电控系统的基础之上，探讨了矿井提升机电控系统的重要组成及其多样化发展，并且为进一步提高矿井提升机电控系统的网络化，智能化和高效化提出了解决措施，希望可以带动我国矿井开采行业的进一步发展。

关键词：矿井提升机;电控系统;变频调速

矿井卷扬机矿井提升机是矿井进行上下交流沟通的唯一通道，需要运输人员、货物、设备和物料等。矿井提升机经常需要进行往复运动，该器械体积较大，自身惯性较强，荷载能力好，除此之外，该器械还具有运行速度快、调速范围广等优点。当前矿井提升机已经成为矿井生产的重要设备之一，与矿井生产效率和矿工的生命财产安全密切相关。我国要促进矿产行业的进一步发展首先就应该对矿井提升机进行创新改造，增强该器械的安全性，提高工作效率。当前矿井提升机已经成为各国机械制造行业的重点内容之一，未来的矿井提升机必然会向高效率、大容量、低能耗的方向进一步发展。

1 矿井提升机的运行特点

矿井提升机是矿场开采的重要器械之一，而作为矿井提升机的关键部分，其电力拖动系统必须具备可调速，稳定性较强的特点，而且还应该设置完备的保护装置，保障矿井提升机的正常运行。当前矿井提升机主要包括直流传动和交流传动这两种类型，此二者之间的主要区别就是提升机对电控系统的要求。直流传动指的是对直流电动机的速度进行控制，直流电动机调速范围广、调速特性强而且还可以在四象限内进行运行，因此主要被应用到需要对速度进行频繁调整的环境当中。

2 矿井提升机电力拖动系统现状

2.1 绕线电机转子串电阻拖动系统

当前对矿井提升机进行调速的主要是拖动系统的附加电阻，串，接转子回路，由此组成的系统结构简单，而且使用方便，但依旧存在如下问题：①触点控制，工作可靠性差;②当前主要依靠有级调速系统进行调速，当系统保持在低速状态时，机械特性的检查率会随之拉大，而且电流冲击力也会出现明显提升;③提升机需要频繁进行启停，因此该系统功率交叉效率较低的特点会增大电能浪费。

2.2 发电机--电动机（G-M）直流拖动系统

该系统的发电机主要是直流发电机，由原动机进行拖动，并且可以保持固定转速进行旋转，工作人员对电机励磁电流的大小和方向进行调整，就可以改变电机的输出电压大小和极性，从而调节提升机的具体速度。该系统，工作可靠性高，调速性能好，但是初期购买费用高，而且在使用过程当中需要将能量多次进行传递，工作效率较低，而且在工作时会产生噪声，因此实践过程当中，这种器械使用频率较小。

2.3 可控硅--电动机（SCR-M）直流拖动系统

该系统主要通过改变晶闸管的供给电流对电机转速进行调控，从而调节提升机的运转速度，该系统的优点是效率高，体积小，重量轻，但该系统运行过程当中会产生高次谐波污染周边环境的电网，而且当晶闸管控制角维持在较大范围时，交流侧的功率因素会随之降低。

2.4 直流脉宽调制系统

该系统电机转速进行调控时，需要改变电机电枢电压的极性和大小，从而对直流斩波电路当中功率器件的通道时间进行调节，与前两种系统相比，该系统抗干扰能力强，而且运行较为稳定，电机发热出现次数较少。

2.5 交流变频调速系统

与直流调速系统相比，交流调速系统对速度提升较为明显，而且，其内部缺少换向器和电刷，对能量损耗程度较小，除此之外该系统的功率因数可以高达95%，部分电机甚至可以达到100%。四、可实现电机在四象限间平滑过渡运行和连续调速。变频供电系统，节能效果较为显著，因此未来大型矿井提升机电控系统必然会采用变频器作为供电系统，当前，应用于矿井提升机的变频调速系统主要包括以下几类：首先是双PWM交--直--交励磁同步电机变频调速系统。该系统的电路图如图一所示，图中的ARU是PWM变流器，它可以将交流电转变为直流电，也可以将直流电转化成交流电，输入到电网当中，交流侧的电流接近正弦波，因此产生的谐波较小，对周边电网几乎不会产生影响，因此有利于电机的稳定运行。

3 矿井提升机电控系统发展方向

3.1 平滑调速且调速精度高

矿井提升机的负载变化较大，因此调速范围应该可以随负载的变化而产生变化，因此传动系统必须可以进行平滑调速，提升机对调速精度要求较高，静差率必须较小，系统在不同负载之下的速度应该在给定速度偏差允许范围之内避免提升机在运动过程当中，出现容器下坠的现象，保障工作人员的生命安全另一方面，可以尽量减少能源支出，增强工程的经济效益。

3.2 提升容器进一步改进

使用輕型材料制作启动，可以显著降低箕斗的自重，并且使用外动力的侧卸式装载，可以减少箕斗的下降时间和上升时间，缩短循环时间，提高生产效率。除此之外，采用附近罐笼的容器，还可以满足大型器械的要求，当前有许多矿井都采用了非对称式的分布，有效降低能源消耗。

3.3 完善的故障监视装置

提升机电控系统将对提升机的整体性能产生重要影响，因此矿井对该系统可靠性要求较高，提升机出现故障，一方面会影响到矿井的正常生产过程，另一方面可能会威胁矿井工作人员的生命财产安全。当前判断电控系统可靠性的因素主要是包括如下两方面，首先电控系统产品质量较好，产生故障较少，另一方面，一旦产生故障之后，可以显示故障产生的位置及其原因，保障器械的正常运行，加速故障排除。当前绝大多数提升机电控系统当中，都有双性融于措施，以提高提升机的可靠性和安全性。

3.4 全数字化控制

随着科技的不断发展，当前微机控制系统已经被应用到提升机电控系统当中，显著提高了该系统的工作效率，用一种全新的方式解决了当前提升机电控系统当中存在的小型化问题，而且当前数字化已经成为电机控制系统的主要发展方式，提升机应用数字化调速系统，可以提高调速精度和调速范围，并且还可以采用多样化的控制方式，例如，自动控制负荷控制和最优控制等，保证控制系统的正常运行，提高系统控制性能。

3.5 满足四象限运行

矿井提升机实际上属于周期性工作，矿井提升机在不同阶段的不同周期，都会在正力和负力之间产生变化，而且矿井提升机的爬行加速减速等速反向和停车等操作，都要求控制人员必须保证一定的控制精度，所以电气传动系统必须可以在四象限当中稳定进行运行。

4 结语

综上所述，变频调节作为提升机电控系统当中，节能效率较高，前景最为可观的电力拖动方式，已经被广泛应用到提升机的发展过程当中。与发达国家相比，当前我国对变频技术的研究尚处于发展阶段，因此未来学术界必须加强对变频器结构，智能控制算法，先进控制策略的研究提高矿井提升机控制系统的稳定性和工作效率，促进我国矿产开发行业的进一步发展。

参考文献：

[1]李瑾，李恩旻.矿井提升机电控系统的现状与发展[J].科教导刊（上旬刊），2018（12）：75-76.

[2]刘永亮，时永玲，孔宪勇.矿井提升机电控系统的现状与发展趋势[J].科技传播，2012，4（17）：54+46.

作者简介：

王彦杰（1989- ），男，汉族，籍贯：山西阳泉，学历：专科，职称：电气助理工程师，现任职务：机电部副部长，研究方向：电气工程。