淺談礦井提升機電控系統(tǒng)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

文/賀南南，中煤新集一礦

淺談礦井提升機電控系統(tǒng)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

文/賀南南，中煤新集一礦

筆者針對礦井提升機電控系統(tǒng)的發(fā)展，分析了礦井提升機電控系統(tǒng)的組成和現(xiàn)狀，提出了礦井提升機電控系統(tǒng)傳動方式多樣化、控制模式網(wǎng)絡化、監(jiān)測智能化及無人值守的發(fā)展方向，指出電控系統(tǒng)無人化、網(wǎng)絡化、遠程化、自動化是數(shù)字化礦山建設的重要基礎。

礦井提升機；電氣傳動系統(tǒng)；自動化控制；智能化

1 礦井提升機電控系統(tǒng)的現(xiàn)狀

1.1 礦井提升機電控系統(tǒng)的范圍礦井提升機電控系統(tǒng)主要包括配電控制系統(tǒng)、自動化控制系統(tǒng)、電氣傳動系統(tǒng)等三大部分。配電系統(tǒng)包括動態(tài)無功補償SVC或SVG、高低壓配電（含各種變壓器）及綜合保護系統(tǒng)。自動化控制系統(tǒng)包括閘控制系統(tǒng)、數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)、速度控制系統(tǒng)等工藝控制。

1.2 礦井提升機配電系統(tǒng)

高壓配電系統(tǒng)采用單母線分段結線方式，雙電源進線。兩回電源相互閉鎖，當一段電源故障時另一段電源能擔負全部負荷。高壓電源二次回路的連鎖和控制接點，輸入到提升機自動化控制系統(tǒng)即PLC系統(tǒng)進行操作控制，便于遠程集中控制和監(jiān)測。同時提供過載、過壓、過流報警節(jié)點。

低壓電源為AC380V／220V電源，采用單母線運行方式，為全系統(tǒng)提供控制、操作電源。配置低壓電源柜，向電控系統(tǒng)、車房吊車、空調、冷卻風機、液壓站、照明以及檢修開關提供控制、操作電源。為防止供電系統(tǒng)意外停電造成事故，增設大容量U PS電源，保證控制電源安全、可靠，同時完成主機冷卻風機的工藝控制。井下低壓電源為AC380V，中性點不接地系統(tǒng)，電源引自井上低壓控制電源系統(tǒng)中的隔離變壓器。計算機及PLC電源采用集隔離、穩(wěn)壓、濾波、整形、抗干擾和凈化功能于一體的交流參數(shù)穩(wěn)壓器。配電裝置饋出回路除滿足提升機及電控設備以及主電機冷卻風機本身所要的電源回路外，根據(jù)設計具體要求，留有供用戶使用的備用饋出回。路，并滿足容量要求。

近年來由于礦山加大了開采力度，大功率大容量的礦井提升機控制系統(tǒng)應用越來越廣泛，提升機電控系統(tǒng)對電網(wǎng)的影響也越來越大，尤其是大功率交交變頻系統(tǒng)的廣泛應用，要求對電網(wǎng)進行動態(tài)無功補償和諧波抑制，一般采用SVC或SVG動態(tài)無功補償系統(tǒng)。

1.3 礦井提升機自動化控制系統(tǒng)

礦井提升機自動化控制系統(tǒng)采用PLC控制器為中心，結合外圍的設備完成提升系統(tǒng)的各種工藝控制，包括速度給定、行程控制、故障保護、閘控制、信號控制等。控制和監(jiān)控系統(tǒng)采用兩套P LC和繼電器來完成提升工藝的控制及監(jiān)控。上位機、主控PL C、操作保護PLC、主傳動設備、信號系統(tǒng)通過現(xiàn)場總線構成現(xiàn)場網(wǎng)絡，這樣，減少了設備之間的連線，增加了系統(tǒng)的可靠性。同時為地面生產(chǎn)調度系統(tǒng)或全礦集中控制系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)通訊提供了必要的接口，以便于實現(xiàn)礦山的高度自動化。

1.4 礦井提升機電氣傳動系統(tǒng)

近年來，提升機電氣傳動尤其是2000kW以上的主要采用交交變頻調速系統(tǒng)和交直交變頻傳動系統(tǒng)。

2 礦井提升機電控系統(tǒng)的發(fā)展方向

礦井提升機電控系統(tǒng)經(jīng)過多年的發(fā)展，展現(xiàn)出如下的發(fā)展方向。

2.1 傳動方案多樣化

隨著傳動技術的發(fā)展，尤其是大功率的交流變頻技術的發(fā)展，礦井提升機電控系統(tǒng)的傳動方案越來越多樣化，根據(jù)用戶的實際需求，可以配置各種不同的更加合理的傳動方案。特別是近年來我國加大礦山的開采力度，大功率大容量的礦井提升機需求越來越多，大功率的交交變頻系統(tǒng)和大功率的交直交變頻系統(tǒng)應用越來越多。整體而言，交流變頻傳動系統(tǒng)是礦井提升機傳動系統(tǒng)的主要發(fā)展方向，但在中等功率范圍內(nèi)，V－M直流傳動系統(tǒng)由于其良好的性價比，仍有廣泛的應用空間。

2.2 控制系統(tǒng)網(wǎng)絡化

現(xiàn)階段礦井提升機自動化控制系統(tǒng)，均是用單PLC或雙P LC為中心，采用遠程I／O，通過現(xiàn)場總線實現(xiàn)聯(lián)接，是現(xiàn)場總線的網(wǎng)絡結構。為融入礦井信息管理系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)字化礦山，礦井提升機自動化控制系統(tǒng)，將來必將采用多層網(wǎng)絡結構，實現(xiàn)現(xiàn)場設備層、現(xiàn)場控制層與集中管理層間的無縫聯(lián)接，所以控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡化是一個必然的過程，是數(shù)字化礦山系統(tǒng)的重要組成部分。

2.3 監(jiān)測智能化且保護多樣化

為適應礦井提升機自動化不斷提高的要求，對現(xiàn)場設備需要更詳盡更可靠的監(jiān)測和控制，因此各種高性能、智能化的監(jiān)測手段必將不斷涌現(xiàn)，各種后備保護必須安全可靠，保護冗余。如對液壓站實時監(jiān)測與保護、對閘盤間隙等實時監(jiān)測與保護，設計開發(fā)數(shù)字式監(jiān)控器等。

2.4 系統(tǒng)遠程監(jiān)控無人值守

隨著企業(yè)的發(fā)展，生產(chǎn)的規(guī)模不斷擴大，每個礦山的礦井提升機的數(shù)量持續(xù)增多，生產(chǎn)任務不斷加重，而勞動力資源卻在自然減員，迫切要求礦山對多臺提升機系統(tǒng)進行集中控制與管理，實現(xiàn)多臺提升機遠程集中控制、機房無人值守，減少勞動力、增加勞動效率，保證提升機的安全可靠運行，對礦井安全、持續(xù)、高效生產(chǎn)，加快礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的現(xiàn)代化進程而言，將具有重要的實際意義與經(jīng)濟意義，是數(shù)字化礦山的高級應用實例。

3 結論

礦井提升機電控系統(tǒng)作為礦山現(xiàn)場設備的控制系統(tǒng)，隨著數(shù)字化礦山建設的發(fā)展，必將實現(xiàn)無人化、網(wǎng)絡化、遠程化、自動化的特點，為礦山的安全、高效生產(chǎn)，提供強大的技術基礎，為數(shù)字化礦山的建設提供強大的物理基礎。