礦井提升機控制技術研究現(xiàn)狀與發(fā)展

付金孝

摘要：在我國煤炭開采企業(yè)的發(fā)展進程中，礦井提升機的應用比較普遍，在保證礦井安全生產方面發(fā)揮著不可代替的作用。煤炭開采是一項較為特殊的工作，機械在使用過程中容易出現(xiàn)磨損，再加上操作不到位等狀況，造成提升機容易出現(xiàn)故障，因此有必要加強對礦井提升機控制技術的研究應用，只有這樣才能夠在越來越嚴峻的煤炭開采事業(yè)中充分發(fā)揮其礦井提升機的優(yōu)勢?；诖?，本文就礦井提升機控制技術進行了分析。

關鍵詞：礦井提升;機控制技術;研究現(xiàn)狀;發(fā)展

引言

礦井提升機是煤礦、有色金屬礦中的重要運輸設備，主要負責礦石提升、人員運送、物料下放等工作，就當前我國煤炭開采工作中的礦井提升機應用現(xiàn)狀來看，其具有容量大、能耗大、安全穩(wěn)定等特點，而且基于周期性運轉的特向，礦井提升機的電動機需要頻繁的啟動、制動和反向作業(yè)，故障隱患大幅度提升，有必要加強對其控制技術的研究分析，并明確其創(chuàng)新發(fā)展對策。

一、礦井提升機控制技術發(fā)展現(xiàn)狀

（一）國外礦井提升機控制技術發(fā)展現(xiàn)狀

二十世紀七十年代，國外的一些發(fā)達國家在礦井提升機的機械部分和電氣部分已經實現(xiàn)了技術上的進步，具體表現(xiàn)在機械部分使用的減速機電動機到直流慢速電動機到后來的懸臂安裝直接傳動的電動機的應用。隨著計算機的進步發(fā)展，在機電控制方面也開始利用可編程控制器（PLC）來優(yōu)化礦井提升機操作，而且操作的安全性以及穩(wěn)定性都得到了較大的提高。近幾年，計算機技術發(fā)展迅速，通過計算機技術以及PLC的結合使用能夠有效促進礦井提升機控制技術的發(fā)展水平。

（二）國內礦井提升機控制技術發(fā)展現(xiàn)狀

我國的煤炭開采事業(yè)發(fā)展時間較長，但是礦井提升機控制技術的應用起步時間比較晚，具體是在1958年才開始使用了在地表和井下不斷進行往復運行的提升機，在此基礎上使用的提升機具有耗電大、控制系統(tǒng)復雜等卻缺點。隨著我國科學先進技術的發(fā)展進步，礦井提升機控制技術也得到了長足的進步，計算機技術以及PLC技術的引入也進一步增加了提升機的安全性和可靠性。數(shù)字技術的發(fā)展與成熟進一步促進了PLC技術的應用，“交—直—交”變頻技術具有節(jié)能、精度高、無極調速等處理優(yōu)勢，將其應用在礦井提升機系統(tǒng)中能夠帶動該設備的升級優(yōu)化，對系統(tǒng)安全運營具有不可低估的作用。

二、礦井提升機控制技術的主要特征

（一）礦井提升機在第四象限內運行

礦井提升機處于周期性的運行過程中，其在運行過程中會處在不同階段極，從而出現(xiàn)正力或者負力，而且正轉與反轉、制動與自動并存，因此礦井提升機具有在第四象限內運行的特征。

（二）礦井提升機運行具有準確性和可靠性

礦井提升機的運行過程中需要保證各個位置的運行速度和運行狀態(tài)保持合理，因此在什么位置進行等速、減速、加速運動都有著明確的要求，因此礦井提升機控制技術還具有準確性和可靠性的特征。

（三）礦井提升機能夠直觀顯示行程

相關工作人員可以根據深度指示器以及顯示器的的顯示，確定設備的實時位置。

（四）礦井提升機的故障監(jiān)控系統(tǒng)較為完備

礦井提升機的故障監(jiān)控系統(tǒng)較為完備，一旦出現(xiàn)故障就會由系統(tǒng)發(fā)出警報，以便管理人員及時處理故障問題。

三、礦井提升機控制技術的應用

（一）主控系統(tǒng)

主控系統(tǒng)選擇三菱FX2N系列PLC代替?zhèn)鹘y(tǒng)繼電接觸器控制系統(tǒng)，能夠有效提高整個系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、安全性與可靠性，為煤炭的開采工作奠定基礎。

（二）變頻調速控制系統(tǒng)

變頻調速控制系統(tǒng)可以選擇西門子工程型變頻器，其能夠更好的適用于礦井提升機的運行環(huán)境。其在實際運行中首先會由控制單元向變頻器下達控制命令，在控制命令下，礦井提升機就會根據既定速度曲線運行，并保持穩(wěn)定。而且變頻調速安裝以后能夠有效代替系統(tǒng)內部多段電阻調速系統(tǒng)，在實際工作中可以直接根據工作需要求調整電源頻率，實現(xiàn)電機無級調速，從而起到實現(xiàn)節(jié)約能耗的目標。

（三）上位機監(jiān)控系統(tǒng)

上位機監(jiān)控系統(tǒng)的主要作用就是實時監(jiān)測礦井提升機的運行情況，并對其發(fā)生的故障進行診斷，這樣就能夠確保礦井提升機可維護性與可靠性，促進煤礦安全生產并提高生產效率。在實際應用中，人機交互界面使用專門組態(tài)軟件，然后利用計算界面來查看礦機的工作狀態(tài)和工作流程。

（四）信號控制系統(tǒng)

信號控制系統(tǒng)需要礦井提升機信號進行分析判斷，在礦井提升機中，信號的來源一般是系統(tǒng)工作現(xiàn)場設置的天輪、井筒、深度指示器、潤滑站以及液壓站等方面，當信號發(fā)出時，信號控制系統(tǒng)就會自動收集這些信號，分析設備的工作信息，同時就會借助旋轉編碼器、限位開關以及壓力變送器等設備發(fā)送到PLC主機中，PLC主機程序會自動處理輸入信號，信號經過處理后會將結果傳送到觸摸顯示屏和聲光報警中，操作人員就可以以此來判斷設備的工作情況，發(fā)現(xiàn)問題也能夠及時進行處理，從而為礦井提升機的正常運行奠定良好的基礎。

（五）安全保護系統(tǒng)

安全保護系統(tǒng)主要就是對過卷、定點超速、等速、PLC編碼器斷線、傳動系統(tǒng)故障、自動限速、錯向等部分進行保護，其在運行過程中會將硬件與軟件結合在一起，以此起到安全電路相對閉鎖和冗余的作用，即在運行中如果出現(xiàn)一條安全電路處于斷開狀態(tài)的時候，另一條電路也會相應斷開，這時候硬件安全回路就會借助硬件回路達到運行目標，而軟件安全回路會在PLC軟件中進行同步搭建，這樣就可以發(fā)揮出安全保護系統(tǒng)的安全功能和保護功能。

四、礦井提升機控制技術的創(chuàng)新發(fā)展

（一）高精度調速

《煤礦安全規(guī)程》明確規(guī)定，礦井提升機在運行的各個階段都需要保持良好的精準度，但是我國不少大多數(shù)礦山中應用的礦井提升機控制技術都存在著設備老化的情況，導致其精度出現(xiàn)誤差，因此為了發(fā)揮出礦井提升機控制技術的應用價值，必須要進一步提高礦井提升機控制系統(tǒng)調速的精確性，尤其是針對平滑調速方面的優(yōu)化，這樣才能夠有效防止礦井提升機啟動中可能發(fā)生的提升機容器下落情況，并且確保框架提升機在安全環(huán)境下準確停車，保證礦井提升機的安全、穩(wěn)定、高效運行。

（二）高監(jiān)控水平

當前大多數(shù)礦井提升機控制技術在應用過程中無法做到實時監(jiān)控，因此礦機一旦出現(xiàn)故障就無法及時被發(fā)現(xiàn)，導致工作進度和工作效率受到影響，而且礦機還有可能出現(xiàn)失控問題造成設備破壞，維護成本也會大大提升。因此在礦井提升機控制記住的研究中需要進一步加強系統(tǒng)的監(jiān)控水平以及故障的排除能力，一旦重修按故障能夠實現(xiàn)實時報警，便于操作人員及時將故障排除并保證礦井提升機的正常運行。

（三）自動化控制

信息時代的來臨以及各行業(yè)對先進信息技術手段的應用力度也逐漸加強，在礦井提升機控制技術中引進計算機技術也能夠推動礦井提升機控制系統(tǒng)將逐漸朝著自動化方向發(fā)展，因此在礦井提升機控制技術的發(fā)展中還需要加強對智能化和自動化的研究，并采用智能儀表、數(shù)字控制等方法進行處理，大幅提高了PLC控制效果和精度。

（四）安全管理

礦井提升機是是運輸井上和井下物品及人員的重要樞紐，其在運行過程中必須要注意安全管理工作，防止設備故障對井下的人員造成傷害。因此在礦井提升機控制技術的研究中還需要加強安全管理系統(tǒng)的研究，除了監(jiān)控系統(tǒng)、故障報警系統(tǒng)等方面的完善，還需要制定相應的安全管理制度，全面保障礦機運行的安全性。

五、結語

綜上所述，礦井提升系統(tǒng)是礦業(yè)生產工作中的重要環(huán)節(jié)，礦井提升機運行過程中穩(wěn)定性、安全性與可靠性，會直接關系到礦業(yè)生產工作的質量與水平，而加強提升機電控制系統(tǒng)的優(yōu)化對其后期發(fā)展、數(shù)字化方向處理等方面都有著積極的影響，是實現(xiàn)礦業(yè)生產穩(wěn)定發(fā)展以及可持續(xù)發(fā)展的基礎。

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