煤礦提升機電氣控制系統(tǒng)的技術(shù)改造研究

王海港

（山西霍爾辛赫煤業(yè)有限責任公司，山西 長子 046600）

引言

煤礦提升機是煤礦開采中重要的電力設備，是人員、物料、設備在地面與礦底的綜合運輸設備，其運行效率與性能直接關(guān)系到了煤礦的開采效益與開采安全。我國的煤礦提升機發(fā)展較為落后，主要是在發(fā)展初期從國外引進的，已經(jīng)落后于世界先進水平。隨著電氣技術(shù)的發(fā)展，對煤礦提升機電氣控制系統(tǒng)進行技術(shù)改造成為提升煤礦生產(chǎn)效率與生產(chǎn)安全的重要途徑。

1 煤礦提升機電氣控制系統(tǒng)的發(fā)展

早些時期，我國煤礦的主要提升機的電氣控制系統(tǒng)都是源于模擬電子技術(shù)，是早期從蘇聯(lián)等國家引進的，主要是將模擬技術(shù)與直流調(diào)速技術(shù)結(jié)合應用，實現(xiàn)對提升機絞車操作的自動化控制。現(xiàn)階段，我國從德國和瑞典引進了提升機先進技術(shù)并對其進行完善，實現(xiàn)了以微處理器對拖動電機進行數(shù)控，以及以可控硅變流技術(shù)和利用計算機實現(xiàn)對礦底的監(jiān)控。尤其是隨著我國電子技術(shù)的發(fā)展，將煤礦提升機與交流同步進行結(jié)合，實現(xiàn)了交流同步機傳動系統(tǒng)功能，提高了數(shù)字控制能力，即PLC 技術(shù)。PLC 技術(shù)是利用數(shù)字編程的方式實現(xiàn)對機械的自動化控制，對環(huán)境的適應性高，具備一定的故障診斷能力，當出現(xiàn)異常情況時，可以及時發(fā)出警報，可提高采礦的安全性。隨著信息技術(shù)的進步，智能化將是煤礦提升機電氣控制系統(tǒng)發(fā)展的主要方向之一。

2 提升機電氣控制系統(tǒng)存在的問題

1）煤礦提升機在運行過程中，其開關(guān)設備由于暴露在外，易受到外力的撞擊而遭到損壞，從而引發(fā)事故，造成安全風險；

2）煤礦提升機電氣控制系統(tǒng)中的電子轉(zhuǎn)子回路通過交流接觸器切換串聯(lián)電阻進行調(diào)速，切換方向依靠的是高壓側(cè)接觸器，由于煤礦提升機的運行時間長，需要切換的頻率高且快，容易造成因接觸器的觸頭被燒壞而使線圈彈簧老化，引發(fā)提升機故障；

3）煤礦提升機電氣控制系統(tǒng)的控制屏布線較為復雜，不僅其控制板的元件復雜且接觸點很多，任何一個元件出現(xiàn)故障都會影響對提升機的正?？刂疲覍刂瓢宓墓收喜檎逸^為困難，難以及時排除影響；

4）煤礦提升機制動系統(tǒng)組成較為復雜，保護電路所含的電氣元件以及電氣節(jié)點較多，一旦出現(xiàn)故障，將導致煤礦提升機的制動系統(tǒng)出現(xiàn)問題，很容易造成較大的事故。

3 煤礦提升機電氣控制系統(tǒng)的技術(shù)改造方法

3.1 運用PLC 技術(shù)改造電氣控制系統(tǒng)

PLC 技術(shù)是現(xiàn)階段煤礦提升機技術(shù)改造的核心內(nèi)容，即通過可編程邏輯控制器對煤礦提升機的電氣控制系統(tǒng)進行改造，提高其自動控制能力。PLC 技術(shù)對于環(huán)境的適應性高，具備一定的故障診斷能力，當出現(xiàn)異常情況時，可以及時發(fā)出警報，是嵌入式計算機操作系統(tǒng)的一種[1-2]。根據(jù)其應用的不同，把PLC技術(shù)分為組合式PLC 和固定式PLC，相對而言，組合式PLC 的靈活性更強，且具備較好的拓展性，因此適應范圍更廣。對煤礦提升機進行PLC 技術(shù)改造，首先要論證現(xiàn)有的煤礦提升機的特點，并由專業(yè)的技術(shù)人員根據(jù)煤礦提升機的實際運行情況，對煤礦提升機的電氣控制系統(tǒng)進行PLC 改造，最主要的是提高其保護系統(tǒng)的能力，保證煤礦提升機的安全性能。通過PLC 改造的煤礦提升機可以有效降低人工參與的程度，減小因人工操作失誤帶來的影響。通過PLC 技術(shù)提升電氣控制系統(tǒng)，可以對煤礦提升機在運行過程中的各種信號進行分析與處理，依靠邏輯程序進行判斷與控制，不僅控制效率可得到有效提高，且安全性得到進一步增強。

3.2 運用低頻全數(shù)字控制技術(shù)優(yōu)化制動系統(tǒng)

以低頻全數(shù)字控制電源柜對傳統(tǒng)的制動電源柜進行改造，可以有效減少人工操作，且在制動過程中更為平穩(wěn)，從而有效減輕制動系統(tǒng)間的磨損，使變頻器的調(diào)速控制電路變得更為簡單。全數(shù)字低頻電源柜具備多重保護的特性，與PLC 技術(shù)相結(jié)合可以實現(xiàn)對煤礦提升機的精準控制，有效降低制動系統(tǒng)的故障發(fā)生率，實現(xiàn)對煤礦提升機的實時監(jiān)控，延長制動系統(tǒng)的使用壽命，提升煤礦提升機的安全性能。

3.3 運用貯備技術(shù)提高電氣控制系統(tǒng)的控制和保護性能

針對運行時間較久、技術(shù)較為傳統(tǒng)的煤礦提升機進行技術(shù)改造，首先要運用貯備技術(shù)對其進行技術(shù)可行性論證，這是由于傳統(tǒng)的煤礦提升機存在較大的技術(shù)局限性，其控制性能與保護性能均不滿足改造的需求，難以在出現(xiàn)故障時起到較高的保護作用。因此，針對此類煤礦機進行改造時需要增加額外的貯備單元，以提高其控制性能和保護性能，降低其改造后的安全風險。

3.4 運用智能技術(shù)提升自動控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率

智能技術(shù)的概念出現(xiàn)得非常早，但是發(fā)展較為緩慢，近年來隨著芯片技術(shù)的進步以及計算機、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，智能技術(shù)取得了明顯的進展，已經(jīng)逐漸被運用在我們的生產(chǎn)生活中。比如語言識別技術(shù)、人臉識別技術(shù)以及智能家電等都是智能技術(shù)應用的一部分。在煤礦提升機改造中運用智能技術(shù)實時采集提升機運行數(shù)據(jù)，可以實現(xiàn)對設備故障的自我排查，提升系統(tǒng)控制的穩(wěn)定性和效率，實現(xiàn)智能自動化生產(chǎn)，最終實現(xiàn)提升生產(chǎn)效率、降低人力成本投入、促進煤礦生產(chǎn)發(fā)展，是未來主要的發(fā)展趨勢之一。

4 結(jié)語

先進的自動控制技術(shù)具有組態(tài)簡單、適應性強、配置靈活優(yōu)點，對煤礦提升機電氣控制系統(tǒng)進行自動化技術(shù)改造，可有效降低勞動強度、節(jié)約資源、提高生產(chǎn)效率。目前，自動控制技術(shù)的發(fā)展雖然已經(jīng)較為成熟，應用也十分廣泛，但是隨著芯片技術(shù)、人工智能技術(shù)的進步，未來自動控制技術(shù)還將得到更大的發(fā)展[3]，煤礦提升機電氣控制系統(tǒng)的自動控制也將越來越智能化，控制水平也將越來越高。