煤礦提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)的技術(shù)改造探索

陳慶祥

摘要：目前中國(guó)大多數(shù)煤礦企業(yè)的電氣控制水平還較低，還不能完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。因此，中國(guó)的煤礦企業(yè)要以提升煤礦生產(chǎn)的安全性及生產(chǎn)效率為主要目的進(jìn)行改革，通過(guò)對(duì)電氣控制系統(tǒng)技術(shù)的有效改造，來(lái)提升煤礦生產(chǎn)效率及生產(chǎn)質(zhì)量，以推動(dòng)中國(guó)煤礦企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展?；诖?，本文詳細(xì)分析目前我國(guó)在該系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)主要存在的問(wèn)題及相應(yīng)的技術(shù)改造措施，希望可對(duì)同行業(yè)工作者起到一定的借鑒意義，正確認(rèn)識(shí)對(duì)煤礦提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)的技術(shù)改造工作。

關(guān)鍵詞：煤礦提升機(jī)；電氣控制系統(tǒng)；技術(shù)改造

1煤礦提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)的主要構(gòu)成部分

煤礦提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)主要由主控制系統(tǒng)、調(diào)速系統(tǒng)以及上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)等組成。主控制系統(tǒng)的作用是控制煤礦提升機(jī)的啟動(dòng)環(huán)節(jié)、加速和減速、坡度爬行和停車；在提升機(jī)運(yùn)行的過(guò)程中對(duì)電流情況和運(yùn)行的速度進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控；結(jié)合其它電子控制系統(tǒng)對(duì)煤礦提升機(jī)的運(yùn)行狀況進(jìn)行全程控制。調(diào)速系統(tǒng)主要擔(dān)任的是執(zhí)行者的角色，根據(jù)接收到的命令對(duì)提升機(jī)的主電動(dòng)機(jī)進(jìn)行動(dòng)作控制。上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的作用主要是將提升機(jī)運(yùn)行過(guò)程中各個(gè)狀態(tài)進(jìn)行展示，例如：電流的安全回路、液壓站以及風(fēng)機(jī)等，不僅顯示其相關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)，而且對(duì)它們出現(xiàn)的故障也會(huì)一并顯示，并發(fā)出警報(bào)信號(hào)，因此從主要的功能作用上來(lái)看，上位監(jiān)控系統(tǒng)只是擔(dān)任一種顯示的作用，不直接參與控制，所以在對(duì)煤礦提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行改造的時(shí)候只要對(duì)其顯示的效果做相應(yīng)的提升即可。

2煤礦提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)存在的主要問(wèn)題

當(dāng)前，大部分煤礦的提升機(jī)電控系統(tǒng)表現(xiàn)出偏低的自動(dòng)化水平，歸結(jié)該系統(tǒng)存在的問(wèn)題，主要包括以下幾方面的內(nèi)容：①電機(jī)轉(zhuǎn)子回路為“交流接觸器切換串接電阻”的調(diào)速形式，且方向的切換依靠高壓側(cè)用電壓接觸器來(lái)完成。因頻繁動(dòng)作和長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，接觸器觸點(diǎn)嚴(yán)重腐蝕，螺旋彈簧老化，直接表現(xiàn)為故障率高、振動(dòng)噪音大，增加了日常維修的難度和工作負(fù)荷；②電控系統(tǒng)主控制屏為“背后布線”形式，較為復(fù)雜，控制元件和電氣接點(diǎn)多，對(duì)于各電氣元件參數(shù)的配合與調(diào)整存在難度，故障一旦發(fā)生，查找起來(lái)十分困難，且需要很長(zhǎng)時(shí)間才能修復(fù)，對(duì)煤炭的正常生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響；③井架上安裝的到位開(kāi)關(guān)、過(guò)卷開(kāi)關(guān)，極易在運(yùn)行中受罐籠撞擊而發(fā)生變形，對(duì)設(shè)備和人員安全帶來(lái)隱患；④系統(tǒng)制動(dòng)保護(hù)的觸發(fā)電路由電阻、磁放大器和其他元件構(gòu)成，因各元件間電氣節(jié)點(diǎn)多、參數(shù)差異大、故障率高和調(diào)整困難等問(wèn)題的存在，使得提升機(jī)的使用會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的沖擊力，表現(xiàn)出較差的運(yùn)行速度性能；⑤傳統(tǒng)電控系統(tǒng)依賴于人員對(duì)工作閘電流的手動(dòng)控制來(lái)作用于提升機(jī)的速度控制，存在較大的人為因素，進(jìn)一步增加了安全事故發(fā)生的概率。

3煤礦提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)的技術(shù)改進(jìn)措施

3.1貯備技術(shù)改造

對(duì)于一些技術(shù)較為落后的老式設(shè)備，可以增加該系統(tǒng)的貯備單元來(lái)實(shí)現(xiàn)改造。由于老式的電氣設(shè)備中自身保護(hù)性能有限，可能在設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)沒(méi)有足夠的保護(hù)機(jī)制使設(shè)備不受到損壞，所以針對(duì)于這種情況可增加該系統(tǒng)中的儲(chǔ)備單元，當(dāng)系統(tǒng)中某一單元出現(xiàn)故障時(shí)，可切換到相應(yīng)的備用單元來(lái)達(dá)到繼續(xù)維護(hù)設(shè)備運(yùn)行的目的，從而有效避免因故障發(fā)生而使得設(shè)備無(wú)法繼續(xù)工作的現(xiàn)象出現(xiàn)，提升煤礦生產(chǎn)的生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)。

3.2PLC改造技術(shù)

可編輯邏輯控制器技術(shù)又稱PLC技術(shù)，是一種通過(guò)采集并處理多種信號(hào)，包括脈沖、同步、去向以及安全保護(hù)等信號(hào)，以促進(jìn)各種邏輯工作的有效實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而確保提升機(jī)始終保持在穩(wěn)定運(yùn)行的狀態(tài)。與此同時(shí)，在原有提升機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)上輔助使用PLC技術(shù)，還將實(shí)現(xiàn)后備保護(hù)、減速、執(zhí)行自動(dòng)設(shè)定功能、提升顯示功能的次數(shù)、速度功能以及聲光故障報(bào)警等功能。此外，經(jīng)改造后的提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)，能具備更好的保護(hù)性能，能夠顯著提升工作人員的工作安全，且能同時(shí)減少設(shè)備的占地面積，降低維護(hù)成本。如在實(shí)際作業(yè)過(guò)程中，通過(guò)使用PLC技術(shù)，便可有效防治設(shè)備出現(xiàn)過(guò)流、過(guò)速、短路等現(xiàn)象，其語(yǔ)言報(bào)警系統(tǒng)可有效簡(jiǎn)化人工操作部分，至于PLC技術(shù)中所特有的無(wú)觸點(diǎn)操作功能更是極大地提升了提升機(jī)的安全性能，在降低人力成本的同時(shí)，確保了高效的工作質(zhì)量與工作效率。當(dāng)然，引進(jìn)PLC技術(shù)，還有一最重要的作用便是在于能實(shí)現(xiàn)電氣控制系統(tǒng)對(duì)全過(guò)程的控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)提升機(jī)的全自動(dòng)運(yùn)行操作。

3.3深度指示器改造

電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)為加強(qiáng)煤礦提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)的發(fā)展提供了新的選擇，傳統(tǒng)的機(jī)械式深度指示器笨重，難以避免測(cè)量誤差。新型的深度指示器一般為電子式和數(shù)字式指示器，可實(shí)現(xiàn)采集校核、計(jì)算、顯示和輸出脈沖信號(hào)等多種作業(yè)型號(hào)，協(xié)助主控PLC監(jiān)控和防御系統(tǒng)完成監(jiān)控保護(hù)任務(wù)。電子式指示器如新型觸摸翻頁(yè)式彩色顯示屏，可實(shí)現(xiàn)提升機(jī)和各控制元器的運(yùn)行狀態(tài)、參數(shù)的動(dòng)畫顯示，可對(duì)提升機(jī)運(yùn)行工況進(jìn)行模擬繪圖，可視化程度高，運(yùn)用方便，具有出色的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)特性。全數(shù)控晶閘管是通過(guò)計(jì)算機(jī)或人工優(yōu)化電流調(diào)節(jié)器和速度調(diào)節(jié)器參數(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)提升機(jī)的速度控制、電流調(diào)節(jié)及電樞、磁場(chǎng)圈路的保護(hù)工作。全數(shù)字直流調(diào)速晶閘管變頻技術(shù)處理高速信號(hào)能力強(qiáng)、指令靈活豐富、事件控制器處理速度快，可實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦礦井中的各種信號(hào)進(jìn)行高速的同步校正，加強(qiáng)地面和井下的溝通和監(jiān)控工作。

3.4交變頻制動(dòng)方式

在傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)中加以電力半導(dǎo)體元件的目的在于利用半導(dǎo)體元件的通斷作用，以達(dá)到將輸出電源轉(zhuǎn)化為可調(diào)頻電能的目的。此后，針對(duì)可調(diào)節(jié)的頻率電能，便能利用交流電來(lái)對(duì)其轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，進(jìn)而將變頻器調(diào)整為“交-直-交”式的回路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，最終實(shí)現(xiàn)可調(diào)頻以及可調(diào)電壓交流電源的轉(zhuǎn)化。此外，頻率轉(zhuǎn)換器的使用還將有助于控制電路的進(jìn)一步優(yōu)化，減少了諸如電阻器和接觸器這一類基礎(chǔ)部件的消耗量，中間環(huán)節(jié)的減少不僅意味著降低故障發(fā)生概率，且能起到節(jié)能和減少排放的作用，可謂一舉多得。

3.5其它改造技術(shù)

在原有系統(tǒng)設(shè)備的基礎(chǔ)上，采用標(biāo)準(zhǔn)化電氣模塊、插件結(jié)構(gòu)，局部更新老舊的控制核心器件。這種改進(jìn)的解決方案具有低成本和工期短的優(yōu)勢(shì)，但新舊元件的兼容和通訊問(wèn)題仍存在，系統(tǒng)運(yùn)行中仍然存在一些隱藏的故障隱患。通過(guò)局域網(wǎng)技術(shù)，上位機(jī)可對(duì)提升機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視、診斷，從而實(shí)現(xiàn)資源分配和提高管理水平。利用PWM整流控制技術(shù)，控制變頻器的有源前端，從而達(dá)到網(wǎng)側(cè)電流諧波降低、提升機(jī)變頻控制的諧波污染減小的目的。電氣系統(tǒng)的安全回路和行程監(jiān)控部分采用雙套配置，利用多重防護(hù)來(lái)提高系統(tǒng)的安全性指標(biāo)。提高系統(tǒng)的故障記憶和判斷能力，從而使維修人員在故障發(fā)生時(shí)，可迅速而準(zhǔn)確地找到故障點(diǎn)，提高系統(tǒng)運(yùn)行的效率。

4結(jié)束語(yǔ)

目前，我國(guó)所使用的大多數(shù)提升機(jī)設(shè)備其自身生產(chǎn)過(guò)程中安全性及生產(chǎn)效率都比較高，但對(duì)該設(shè)備進(jìn)行控制的電氣控制系統(tǒng)卻相對(duì)比較落后。電氣控制系統(tǒng)的落后將不可避免地給整個(gè)煤礦生產(chǎn)的各項(xiàng)工作帶來(lái)安全隱患，從而間接影響煤礦企業(yè)的利益，阻礙煤礦企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。在新的中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展形勢(shì)下，工業(yè)生產(chǎn)也逐步向著自動(dòng)化和一體化方向發(fā)展，所以為了有效促進(jìn)煤礦企業(yè)智能一體化的生產(chǎn)水平的實(shí)現(xiàn)，必須從電氣控制系統(tǒng)的改造工作入手，只有切實(shí)提高了電氣控制系統(tǒng)的技術(shù)水平，才能填補(bǔ)煤礦企業(yè)的發(fā)展短板，從而促進(jìn)煤礦企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)穩(wěn)定發(fā)展。

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