煤礦提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)的技術(shù)改造研究

任建華

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)寺河礦地面運(yùn)行工區(qū)，山西 晉城 048000）

一、煤礦提升機(jī)控制系統(tǒng)分析

煤礦提升機(jī)主要組成部分包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)、減速器、制動裝置、潤滑系統(tǒng)、電控操作系統(tǒng)和自我保護(hù)系統(tǒng)等。執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要指提升機(jī)的主軸、卷筒、軸承和軸承座等機(jī)構(gòu)，在運(yùn)行過程中，由鋼絲繩向卷筒傳遞拉力，工作機(jī)構(gòu)承擔(dān)這部分拉力并轉(zhuǎn)換為負(fù)載所需的力矩；減速器的主要作用是降低轉(zhuǎn)速，提升扭矩，利用齒輪調(diào)速的方式，調(diào)節(jié)提升機(jī)所需的力矩；制動裝置主要指盤式制動器，是提升機(jī)減速剎車的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，保障減速命令發(fā)出后，提升機(jī)可以安全穩(wěn)定地完成剎車；潤滑系統(tǒng)是機(jī)械設(shè)備所不能缺少的關(guān)鍵機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)向提升機(jī)設(shè)備輸送潤滑油，降低部件之間的摩擦阻力和冷卻各機(jī)械設(shè)備；電控操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)提升機(jī)的自動控制，根據(jù)深度傳感器、速度傳感器的數(shù)據(jù)，工作人員可以了解到提升機(jī)的實(shí)時位置，并通過操作系統(tǒng)向提升機(jī)發(fā)出各種控制命令，完成提升機(jī)的啟動、加速、減速和剎車等動作；自我保護(hù)系統(tǒng)可實(shí)時監(jiān)測處理提升機(jī)的各項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，如果發(fā)生超速和過卷等故障，啟動系統(tǒng)，保障提升機(jī)的安全。

二、煤礦提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)應(yīng)用的意義

第一，提升工藝過程電氣自動化控制。在交流變頻裝置的設(shè)備中，電氣自動化控制技術(shù)都應(yīng)用在提升工藝方面。在自動化控制系統(tǒng)中，由于該系統(tǒng)的靈活性強(qiáng)，運(yùn)算的速度快，同時也具備診斷的性能，這是以往傳統(tǒng)的控制模式所不能實(shí)現(xiàn)的。對交流變頻裝置，應(yīng)用電氣自動化控制系統(tǒng)可以取得良好的控制效果，它們把控制、監(jiān)視、基準(zhǔn)值預(yù)測以及模擬控制等組合在公共的計算機(jī)控制總線上，組成靜止變流器的傳動控制，計算機(jī)實(shí)現(xiàn)速度及多個變量的調(diào)節(jié)。第二，提升行程控制。對于提升機(jī)的控制，其實(shí)是對位置的控制，要能夠保證在準(zhǔn)確的位置停車，對準(zhǔn)確度的要求非常高。在采用電氣自動化控制以后，可通過采集各種傳感信號進(jìn)行處理，計算出罐籠準(zhǔn)確的位置而施以控制和保護(hù)。在罐籠提升時可實(shí)現(xiàn)無爬行提升，大大提高了提升能力。第三，安全回路。安全回路，顧名思義，指的是在設(shè)備電氣出現(xiàn)故障時能夠自動進(jìn)入保護(hù)的狀態(tài)，最大限度地保證設(shè)備和人員的安全，安全回路可以根據(jù)故障產(chǎn)生的不同因素，采取不同的處理方式，它具有監(jiān)視的作用，無論是設(shè)備還是電氣的故障都能進(jìn)行準(zhǔn)確的安全制動。

三、煤礦提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)的技術(shù)改造措施

（一）運(yùn)用PLC 技術(shù)改造電氣控制系統(tǒng)

可從PLC 技術(shù)在提升機(jī)中應(yīng)用的角度對提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行改造。保留原電氣系統(tǒng)中的交流電機(jī)、高壓開關(guān)柜、深度指示器、潤滑站、信號系統(tǒng)、減速器以及制動裝置等，利用PLC 技術(shù)對電控系統(tǒng)進(jìn)行升級改造，即采用先進(jìn)的控制元件，如配備變頻器、繼電器、電源等控制設(shè)備，技術(shù)人員在上位機(jī)上進(jìn)行編程與調(diào)試，并監(jiān)控到提升機(jī)運(yùn)行的各種參數(shù)，通過優(yōu)化設(shè)置保證電控系統(tǒng)正常工作。通過對提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)的升級改造，在改造以后的提升機(jī)，其功能得到優(yōu)化，同時在煤礦生產(chǎn)中應(yīng)用時可提升作業(yè)的安全可靠性，從而保證煤礦生產(chǎn)作業(yè)的安全性，以及生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。首先，在技術(shù)改造后的提升機(jī)，其電控系統(tǒng)在保有原功能的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化了保護(hù)功能，可通過PLC 安全回路內(nèi)外部串聯(lián)實(shí)現(xiàn)對安全回路的保護(hù)冗余處理，在故障狀態(tài)下可通過PLC 技術(shù)實(shí)現(xiàn)應(yīng)急低速運(yùn)行，即在出現(xiàn)停電時可應(yīng)急制動實(shí)行保護(hù)。其次，技術(shù)改造后的提升機(jī)電控系統(tǒng)，從原來只能利用傳統(tǒng)人工方式進(jìn)行控制轉(zhuǎn)變?yōu)槿斯ず妥詣踊刂平Y(jié)合的方式，且司機(jī)可以對任何一種工作方式進(jìn)行靈活切換。再次，頻繁動作的高壓接觸器被真空高壓接觸器替換，低壓接觸器被大功率晶閘管替換，實(shí)現(xiàn)了對轉(zhuǎn)子回路電阻無觸點(diǎn)控制，不僅安全可靠，而且也降低了運(yùn)行時的噪音影響，使運(yùn)行效率大幅度提升。同時，高精度的磁性開關(guān)使定位更為準(zhǔn)確，能夠?yàn)槊旱V的生產(chǎn)作業(yè)提供便利條件。

（二）運(yùn)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(jìn)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(hù)的特性，與PLC 技術(shù)相結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)對煤礦提升機(jī)的精準(zhǔn)控制，有效降低制動系統(tǒng)的故障發(fā)生率，實(shí)現(xiàn)對煤礦提升機(jī)的實(shí)時監(jiān)控，延長制動系統(tǒng)的使用壽命，提升煤礦提升機(jī)的安全性能。

（三）運(yùn)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(jìn)步以及計算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，智能技術(shù)取得了明顯的進(jìn)展，已經(jīng)逐漸被運(yùn)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(yīng)用的一部分。在煤礦提升機(jī)改造中運(yùn)用智能技術(shù)實(shí)時采集提升機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)對設(shè)備故障的自我排查，提升系統(tǒng)控制的穩(wěn)定性和效率，實(shí)現(xiàn)智能自動化生產(chǎn)，最終實(shí)現(xiàn)提升生產(chǎn)效率、降低人力成本投入、促進(jìn)煤礦生產(chǎn)發(fā)展，是未來主要的發(fā)展趨勢之一。

四、結(jié)束語

目前，自動控制技術(shù)的發(fā)展雖然已經(jīng)較為成熟，應(yīng)用也十分廣泛，但是隨著芯片技術(shù)、人工智能技術(shù)的進(jìn)步，未來自動控制技術(shù)還將得到更大的發(fā)展，煤礦提升機(jī)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。