礦井提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)應(yīng)用及改造

張軍德，李 旭，張 磊

（金川集團(tuán)股份有限公司二礦區(qū)主井提升工區(qū)，甘肅 金昌 737100）

近年來，我國礦產(chǎn)資源開采作業(yè)技術(shù)不斷發(fā)展，開采深度不斷加深，給礦產(chǎn)作業(yè)增加了難度。提升機(jī)作為礦井作業(yè)重要機(jī)械工具，是人員、材料上下礦井的重要途徑，電氣控制系統(tǒng)在礦井提升機(jī)中的應(yīng)用，能夠提升礦井作業(yè)便利性，也能夠彌補(bǔ)提升機(jī)控制系統(tǒng)不足，促進(jìn)礦井作業(yè)安全性提升，讓礦井運(yùn)輸效率更高、運(yùn)輸更加平穩(wěn)?；诖?，加強(qiáng)對礦井提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)改造的研究具有十分現(xiàn)實(shí)的意義。

1 礦井提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)作用分析

在礦產(chǎn)開采作業(yè)中，礦井作為重要的通道，借助于提升機(jī)運(yùn)輸材料設(shè)備、工作人員，能夠提升礦井作業(yè)的工作效率。然而，在礦井實(shí)際工作過程中，提升機(jī)使用頻率過大，過量使用會(huì)導(dǎo)致其長期處于負(fù)載狀態(tài)。由于長期超負(fù)荷運(yùn)行，會(huì)導(dǎo)致礦井提升機(jī)容易發(fā)生故障，疲勞過度也容易埋下安全隱患，導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故發(fā)生。例如，很多礦井提升機(jī)都具有拋錨等問題，一旦出現(xiàn)拋錨，不僅會(huì)影響提升機(jī)作業(yè)的效率，同時(shí)也會(huì)帶來嚴(yán)重的安全隱患，對井下相關(guān)人員安全帶來威脅。電氣控制系統(tǒng)在礦井提升機(jī)中的應(yīng)用，能夠提高提升機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性，一旦礦區(qū)出現(xiàn)緊急狀況，井下人員可以通過提升機(jī)實(shí)現(xiàn)快速的逃生，切實(shí)保證工作人員的安全。安全作為一切生產(chǎn)的前提條件，切實(shí)提升礦井提升機(jī)的安全穩(wěn)定性，減少安全事故發(fā)生的可能性，這也體現(xiàn)了加強(qiáng)對礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)改造的必要性。不斷提升礦井電氣控制系統(tǒng)應(yīng)用的穩(wěn)定性，相關(guān)工作人員在乘坐提升機(jī)中不容易出現(xiàn)耳鳴、嘔吐、頭暈等不是問題，提升了乘坐提升機(jī)的舒適性。同時(shí)，借助于電氣控制系統(tǒng)，能夠保證礦井提升機(jī)在無人操作下安全穩(wěn)定運(yùn)行，能夠減少相關(guān)工作人員工作量，實(shí)現(xiàn)成本的節(jié)約。

2 當(dāng)前電氣控制系統(tǒng)在礦井提升機(jī)工作中的應(yīng)用情況

2.1 礦井提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)直流電應(yīng)用

電力作為礦井提升機(jī)運(yùn)行控制的基礎(chǔ)，是為礦井提升機(jī)提供動(dòng)力的基礎(chǔ)，主要包括直流電、交流電。直流電和交流電各有優(yōu)劣。

在我國國內(nèi)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展過程中，也來越多先進(jìn)的技術(shù)運(yùn)用到提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)中，但從實(shí)際應(yīng)用情況來說，礦井提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)仍然有很多值得提升的地方，和西方發(fā)達(dá)國家相比在技術(shù)上仍然存在一定的差距。其中，在很多大型礦井中，礦井提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)往往采用直流電作為電力供應(yīng)，直流電一般位于1千伏～5千伏之間，為大型采礦設(shè)施系統(tǒng)提供了重要的幫助。很多礦產(chǎn)資源開發(fā)過程中，我國經(jīng)歷了新中國成立初期的緩慢發(fā)展，也經(jīng)歷了改革開放后的迅猛發(fā)展，采礦業(yè)得到了新宿發(fā)展，礦井提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)作用更加凸顯出來，相關(guān)技術(shù)也越來越成熟。尤其是近年來，國家大力支持技術(shù)自主研發(fā)工作，投入了大量的資金和人才投入，研發(fā)出很多符合我國基本國情的機(jī)械設(shè)備，并逐漸投入到礦產(chǎn)開發(fā)工作當(dāng)中。在一些核心技術(shù)層面，有時(shí)候還需要依賴于進(jìn)口，機(jī)械設(shè)備使用中進(jìn)口機(jī)械占有很大的比例，但也會(huì)出現(xiàn)設(shè)備維護(hù)、機(jī)械故障維修等難題。因此，很多大型礦產(chǎn)企業(yè)從國外采購相關(guān)的機(jī)械設(shè)備，然后經(jīng)過相關(guān)科研技術(shù)人員技術(shù)改造，形成符合我國礦產(chǎn)作業(yè)開采的機(jī)械設(shè)備，消除機(jī)械設(shè)備故障維修、日常維護(hù)等工作難度，提升直流電電氣控制在礦井提升機(jī)運(yùn)行中應(yīng)用的安全穩(wěn)定性?，F(xiàn)極端，越來越多直流控制電氣控制設(shè)備運(yùn)用到機(jī)械設(shè)備當(dāng)中，為采礦作業(yè)提供了重要基礎(chǔ)。

2.2 礦井提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)交流電應(yīng)用

交流電也是很多礦井提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)常用的電力供應(yīng)形式，在我國很多礦區(qū)中，礦井提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)采用交流電形式，但相關(guān)技術(shù)還有待完善，一些核心技術(shù)還不夠成熟。

經(jīng)過多年的研究，交流電技術(shù)取得了顯著的提升，但與國外先進(jìn)技術(shù)相比還具有一定差距，直流電電氣控制系統(tǒng)在礦井提升機(jī)中的應(yīng)用，必須做好相應(yīng)的升級改造工作。一般來說，交流電在礦井提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)中應(yīng)用，主要體現(xiàn)在國內(nèi)相關(guān)小型采礦工程中，以繞線式交流電動(dòng)機(jī)為主要機(jī)械形式。這種機(jī)械設(shè)備具有價(jià)格低廉、成本效益較高的優(yōu)勢，操作人員操作也相對簡便，但整體性能有待提升，出現(xiàn)故障的幾率也相對較高。當(dāng)前，很多新型設(shè)備、機(jī)械等運(yùn)用到交流電電氣控制系統(tǒng)當(dāng)中，為了有效的提升相應(yīng)的工作效率，必須對相關(guān)機(jī)械設(shè)備投入更多的關(guān)注，為礦井提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行提供保障。

3 礦井提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)改造措施

3.1 貯備設(shè)計(jì)技術(shù)改造措施

在礦井提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)改造過程中，通過對貯備設(shè)計(jì)技術(shù)的改造升級，有利于全面提高礦井提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)的性能。

具體實(shí)施過程中，需要在礦井提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)中增設(shè)貯備單元，達(dá)到的效果是一旦原有的電氣控制系統(tǒng)有個(gè)別工作單元實(shí)效，則通過增設(shè)的外部單元，具有和工作單元相同功能，可以實(shí)現(xiàn)檢測，并暫時(shí)替代其進(jìn)行工作，避免故障發(fā)生對礦井運(yùn)輸作業(yè)帶來的干擾，有效的提高了礦井提升運(yùn)輸?shù)墓ぷ餍剩S護(hù)了礦采開展工作的整體效能。

3.2 深度指示器的改造措施

以往礦井提升機(jī)機(jī)械式深度指示器使用過程中較為笨重，難免會(huì)出現(xiàn)測量誤差。而新形勢的深度指示器為數(shù)字式指示器、電子式指示器，具有較高的自動(dòng)化性能，能夠?qū)ο嚓P(guān)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)的采集、效驗(yàn)、計(jì)算與顯示，能夠輔助主控PLC系統(tǒng)完成對整體電氣控制的監(jiān)控和保護(hù)。其中，電子式指示器可以將礦井提升機(jī)運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)的展示出來，還能夠?qū)ΦV井提升機(jī)運(yùn)行狀態(tài)圖進(jìn)行模擬繪制，提升了電氣控制的可視化能力，能夠?yàn)橄嚓P(guān)人員使用提供幫助，且具有較好的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)特性。另外，全數(shù)控晶閘管利用人工、計(jì)算機(jī)結(jié)合的方式，對電流調(diào)節(jié)器、速度調(diào)節(jié)器的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化處理，實(shí)現(xiàn)對礦井提升機(jī)速度的有效控制，還能夠有效的保護(hù)磁場圈路，具有多方面優(yōu)勢，包括可以提供更加豐富靈活的指令，具有很強(qiáng)的信號(hào)處理能力，能夠?qū)ο嚓P(guān)事件做出快速的處理和反應(yīng)，對礦井內(nèi)信號(hào)進(jìn)行同步校正工作，促進(jìn)地面和井下的實(shí)時(shí)溝通和監(jiān)控。

3.3 變頻控制方式改造

對于目前國內(nèi)很多小型礦井中提升機(jī)運(yùn)行效果來說，對其變頻控制方式進(jìn)行改造，是提升礦井提升機(jī)運(yùn)行效率和穩(wěn)定性的關(guān)鍵所在。如今，大多數(shù)礦井提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)中變頻器都是利用交流——直流——交流回路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。具體來說，是利用整流器將工頻交流電電源直接轉(zhuǎn)換為直流電源，之后通過相應(yīng)的轉(zhuǎn)換技術(shù)，將其變?yōu)殡妷?、頻率可調(diào)控的交流電源。通過這種變頻控制技術(shù)，變頻器電路主要包括三個(gè)部分，即三相橋式不可控整流器、逆變及控制部分、三相橋式逆變器作為直流環(huán)節(jié)。這種電路控制形式具有電路簡單的特點(diǎn)，能夠減少接觸器、電阻器等元件消耗量，還能夠促進(jìn)電路故障發(fā)生機(jī)率減少，能夠提升整體的節(jié)能效果。在礦井提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)改造過程中，運(yùn)用變頻器技術(shù)，是未來提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)改造的重要方向之一，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來越多先進(jìn)的變頻控制技術(shù)會(huì)運(yùn)用到提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)中，為礦井提升機(jī)工作效率、運(yùn)行安全和問題提供保證。

3.4 交流提升機(jī)加速改造措施

SCR功率相對較大，具有重量輕、體積小、使用壽命長、效率高等優(yōu)勢，同時(shí)操作較為簡單，利于維護(hù)，因此也具有較為廣闊的應(yīng)用范圍。在八段電阻元件接觸器裝置當(dāng)中，有八組可控硅裝置，其中一組接通知后，則系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)斷開。在具體操作中能夠給予相關(guān)人員提示，保證操作的精致女性。提升機(jī)設(shè)備加速中，事先設(shè)置好的程序進(jìn)行調(diào)控，并發(fā)出相應(yīng)的指令，將八段電阻成功提出，事先設(shè)備提速效果；而設(shè)備減速時(shí)，則利用相應(yīng)程序，將對應(yīng)電阻接入其中，即可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備減速的效果。

4 總結(jié)

通過上述分析可知，礦井提升機(jī)作為井下人員求生通道，是地面和井下實(shí)施有效溝通的渠道，也是作業(yè)人員、材料上下礦井的重要途徑。電氣控制系統(tǒng)在礦井提升機(jī)中的有效應(yīng)用，能夠提高提升機(jī)運(yùn)行安全穩(wěn)定性，減少提升機(jī)出現(xiàn)故障的幾率，還能夠節(jié)約相關(guān)的人力資源，節(jié)約成本。通過有效的技術(shù)改造工作，還能夠消除原有電氣控制系統(tǒng)中存在的相關(guān)隱患，為礦工人身安全提供保障，保證礦井安全生產(chǎn)順利開展。