矿井提升机电气控制系统应用及改造

张军德，李 旭，张 磊

（金川集团股份有限公司二矿区主井提升工区，甘肃 金昌 737100）

近年来，我国矿产资源开采作业技术不断发展，开采深度不断加深，给矿产作业增加了难度。提升机作为矿井作业重要机械工具，是人员、材料上下矿井的重要途径，电气控制系统在矿井提升机中的应用，能够提升矿井作业便利性，也能够弥补提升机控制系统不足，促进矿井作业安全性提升，让矿井运输效率更高、运输更加平稳。基于此，加强对矿井提升机电气控制系统改造的研究具有十分现实的意义。

1 矿井提升机电气控制系统作用分析

在矿产开采作业中，矿井作为重要的通道，借助于提升机运输材料设备、工作人员，能够提升矿井作业的工作效率。然而，在矿井实际工作过程中，提升机使用频率过大，过量使用会导致其长期处于负载状态。由于长期超负荷运行，会导致矿井提升机容易发生故障，疲劳过度也容易埋下安全隐患，导致严重的安全事故发生。例如，很多矿井提升机都具有抛锚等问题，一旦出现抛锚，不仅会影响提升机作业的效率，同时也会带来严重的安全隐患，对井下相关人员安全带来威胁。电气控制系统在矿井提升机中的应用，能够提高提升机运行稳定性，一旦矿区出现紧急状况，井下人员可以通过提升机实现快速的逃生，切实保证工作人员的安全。安全作为一切生产的前提条件，切实提升矿井提升机的安全稳定性，减少安全事故发生的可能性，这也体现了加强对矿井提升机电控系统改造的必要性。不断提升矿井电气控制系统应用的稳定性，相关工作人员在乘坐提升机中不容易出现耳鸣、呕吐、头晕等不是问题，提升了乘坐提升机的舒适性。同时，借助于电气控制系统，能够保证矿井提升机在无人操作下安全稳定运行，能够减少相关工作人员工作量，实现成本的节约。

2 当前电气控制系统在矿井提升机工作中的应用情况

2.1 矿井提升机电气控制系统直流电应用

电力作为矿井提升机运行控制的基础，是为矿井提升机提供动力的基础，主要包括直流电、交流电。直流电和交流电各有优劣。

在我国国内经济快速发展过程中，也来越多先进的技术运用到提升机电气控制系统中，但从实际应用情况来说，矿井提升机电气控制系统仍然有很多值得提升的地方，和西方发达国家相比在技术上仍然存在一定的差距。其中，在很多大型矿井中，矿井提升机电气控制系统往往采用直流电作为电力供应，直流电一般位于1千伏～5千伏之间，为大型采矿设施系统提供了重要的帮助。很多矿产资源开发过程中，我国经历了新中国成立初期的缓慢发展，也经历了改革开放后的迅猛发展，采矿业得到了新宿发展，矿井提升机电气控制系统作用更加凸显出来，相关技术也越来越成熟。尤其是近年来，国家大力支持技术自主研发工作，投入了大量的资金和人才投入，研发出很多符合我国基本国情的机械设备，并逐渐投入到矿产开发工作当中。在一些核心技术层面，有时候还需要依赖于进口，机械设备使用中进口机械占有很大的比例，但也会出现设备维护、机械故障维修等难题。因此，很多大型矿产企业从国外采购相关的机械设备，然后经过相关科研技术人员技术改造，形成符合我国矿产作业开采的机械设备，消除机械设备故障维修、日常维护等工作难度，提升直流电电气控制在矿井提升机运行中应用的安全稳定性。现极端，越来越多直流控制电气控制设备运用到机械设备当中，为采矿作业提供了重要基础。

2.2 矿井提升机电气控制系统交流电应用

交流电也是很多矿井提升机电气控制系统常用的电力供应形式，在我国很多矿区中，矿井提升机电气控制系统采用交流电形式，但相关技术还有待完善，一些核心技术还不够成熟。

经过多年的研究，交流电技术取得了显著的提升，但与国外先进技术相比还具有一定差距，直流电电气控制系统在矿井提升机中的应用，必须做好相应的升级改造工作。一般来说，交流电在矿井提升机电气控制系统中应用，主要体现在国内相关小型采矿工程中，以绕线式交流电动机为主要机械形式。这种机械设备具有价格低廉、成本效益较高的优势，操作人员操作也相对简便，但整体性能有待提升，出现故障的几率也相对较高。当前，很多新型设备、机械等运用到交流电电气控制系统当中，为了有效的提升相应的工作效率，必须对相关机械设备投入更多的关注，为矿井提升机电气控制系统安全稳定的运行提供保障。

3 矿井提升机电气控制系统改造措施

3.1 贮备设计技术改造措施

在矿井提升机电气控制系统改造过程中，通过对贮备设计技术的改造升级，有利于全面提高矿井提升机电气控制系统的性能。

具体实施过程中，需要在矿井提升机电气控制系统中增设贮备单元，达到的效果是一旦原有的电气控制系统有个别工作单元实效，则通过增设的外部单元，具有和工作单元相同功能，可以实现检测，并暂时替代其进行工作，避免故障发生对矿井运输作业带来的干扰，有效的提高了矿井提升运输的工作效率，维护了矿采开展工作的整体效能。

3.2 深度指示器的改造措施

以往矿井提升机机械式深度指示器使用过程中较为笨重，难免会出现测量误差。而新形势的深度指示器为数字式指示器、电子式指示器，具有较高的自动化性能，能够对相关信号进行实时的采集、效验、计算与显示，能够辅助主控PLC系统完成对整体电气控制的监控和保护。其中，电子式指示器可以将矿井提升机运行状态实时的展示出来，还能够对矿井提升机运行状态图进行模拟绘制，提升了电气控制的可视化能力，能够为相关人员使用提供帮助，且具有较好的静态、动态特性。另外，全数控晶闸管利用人工、计算机结合的方式，对电流调节器、速度调节器的参数进行优化处理，实现对矿井提升机速度的有效控制，还能够有效的保护磁场圈路，具有多方面优势，包括可以提供更加丰富灵活的指令，具有很强的信号处理能力，能够对相关事件做出快速的处理和反应，对矿井内信号进行同步校正工作，促进地面和井下的实时沟通和监控。

3.3 变频控制方式改造

对于目前国内很多小型矿井中提升机运行效果来说，对其变频控制方式进行改造，是提升矿井提升机运行效率和稳定性的关键所在。如今，大多数矿井提升机电气控制系统中变频器都是利用交流——直流——交流回路拓扑结构。具体来说，是利用整流器将工频交流电电源直接转换为直流电源，之后通过相应的转换技术，将其变为电压、频率可调控的交流电源。通过这种变频控制技术，变频器电路主要包括三个部分，即三相桥式不可控整流器、逆变及控制部分、三相桥式逆变器作为直流环节。这种电路控制形式具有电路简单的特点，能够减少接触器、电阻器等元件消耗量，还能够促进电路故障发生机率减少，能够提升整体的节能效果。在矿井提升机电气控制系统改造过程中，运用变频器技术，是未来提升机电气控制系统改造的重要方向之一，随着科学技术的发展，越来越多先进的变频控制技术会运用到提升机电气控制系统中，为矿井提升机工作效率、运行安全和问题提供保证。

3.4 交流提升机加速改造措施

SCR功率相对较大，具有重量轻、体积小、使用寿命长、效率高等优势，同时操作较为简单，利于维护，因此也具有较为广阔的应用范围。在八段电阻元件接触器装置当中，有八组可控硅装置，其中一组接通知后，则系统就会自动断开。在具体操作中能够给予相关人员提示，保证操作的精致女性。提升机设备加速中，事先设置好的程序进行调控，并发出相应的指令，将八段电阻成功提出，事先设备提速效果；而设备减速时，则利用相应程序，将对应电阻接入其中，即可以实现设备减速的效果。

4 总结

通过上述分析可知，矿井提升机作为井下人员求生通道，是地面和井下实施有效沟通的渠道，也是作业人员、材料上下矿井的重要途径。电气控制系统在矿井提升机中的有效应用，能够提高提升机运行安全稳定性，减少提升机出现故障的几率，还能够节约相关的人力资源，节约成本。通过有效的技术改造工作，还能够消除原有电气控制系统中存在的相关隐患，为矿工人身安全提供保障，保证矿井安全生产顺利开展。