煤矿提升机电控系统技术方案优化与实施

苗少刚

（长治三元中能煤业有限公司，山西 长治046000）

煤矿运输环节中，提升机发挥着不可取代的作用。煤矿开采由于现场环境相对复杂，安全事故的发生概率相对较高，对于提升机电控系统的稳定性和安全性也有着更高的要求。本文首先介绍了煤矿提升机电控系统的基本功能，并对煤矿提升机电控系统技术方案的优化进行了分析，以期为煤矿提升机电控系统的优化提供一些参考意见。

1 提升机电控系统的技术性能分析

目前，在煤矿提升机的控制系统中，大多都是采用可编程控制器（PLC），实现对提升机的过程控制，其功能模块由主PLC和编码器2个部分组成。一般情况下，在减速器的滚筒输出端、高速输出端会安装2台编码器和主监控PLC，在提升机行程监控的编码器中，可以把接收到的脉冲信号录入进PLC的计算单元，而可编程控制设备就会把处理之后的全程标准数据、计算数据一同转化为PSD指令，这样，提升机就可以将PSD的计算速度作为自身的提升速度；其次，对于电控系统中的提升控制功能，在PLC接收到控制信号和保护信号后，可以借助于编程控制器来处理提升机的任务，从而实现控制提升机动作模式的目的。为了增强提升机电控系统的控制水平，一般会安装4套可编程控制器，而且运用FX2N－BD通信来连接4套可编程控制器，进而对提升机运转的控制命令进行读取，这种编程控制器的组合能比较准确地读取控制指令。对于提升机电控系统的保护功能，由该系统包含监控设备的可编程控制器和主控设备的可编程控制器这两个部分实现，以上2套安全回路能够完成保护动作信号的工作，实现提升机电控系统提供制动油过压、等速段超速、电源切断、润滑油欠压等保护。

2 煤矿提升机电控系统技术方案优化与实施

2.1 煤矿提升机电控系统的构成

在煤矿提升机电控系统技术方案的优化中，某煤矿企业选择S7－300型编程控制器，提升机和减速器型号为JK－3.5×2.2P，电动机为YP系列。该提升机电控系统在组成上可以分6～10kV高压电源、高压变频调速柜、高压馈电开关柜、低压控制电源、绕线型电动机、制动润滑泵站、主控台和滚筒等（见图1）。因为各个设备都加装了相关系统，比如高压变频调速柜上就设置了数字高压变频调速系统和高低压配电系统等，根据各个设备的配置和实现的功能要求，在高压变频调速柜上，设置了数字高压变频调速系统，在配电柜中，设置了高低压配电系统，在整个电控系统中，设置了提升机信号控制系统、上位机监控系统、PLC主控制系统、闸瓦实时监测系统等。

图1 提升机电控系统组成结构示意

3 提升机电控系统技术方案的优化实施

1）首先是优化该提升机电控系统内的高压配电系统，选择10kV级别的高压配电系统，在供电运行方式上选用单母线分段、进线互相闭锁的形式。

2）对于全数字变频调速系统，应当使用相对优质的变频器。在具体选取过程中，将提升机所需的电机容量作为重要参考指标。比如选取功率不大于700kW，输出电流为192A的高压变频器，其变频调速上的控制原理见图2。在电源供应上以高压异步电动机为主，在各个单元的控制上选取串联电流的形式。其中，高压变频器具有一次输入以及保护功能，在全数字变频调速系统中实行三相交流电源的模式，利用对高压变频器隔离的方法来确保副边绕组形成的相位差可以清除控制单元产生的谐波电流，进而为电动机的滤波性能的改善奠定基础，并且促进高压变频器输出性能的提升。在高压变频器的功率单元上，一般要通过滤波环节、缓冲环节、直流环节以及单元输出等部件。对于煤矿生产来说，采用绝缘双极型号晶体管电路来确保功率单元可以同时整流，在对其输入电压实行检测中运用IGBT，并借助于锁相控制技术来把脉冲直流电压转化成相对平滑的直流电压。并且在整流逆向输出过程中，把逆变输出形成的变频交流电供应给交流电动机设备。

图2 高压变频器控制原理

3）在低压电源控制方面，由低压电源控制柜实现，在煤矿生产中，该系统的主要功能就是确保整个电控系统对低压电源的供应。

4）对于信号系统和上位监控系统的优化实施来说，需要应用监控软件和PLC可编程控制器。比如，某煤矿在PLC工程机上采取双核2.5G、硬盘500G以及内存4G的标准，并且使用通信协议来促进煤矿生产管理系统网络化的实现，而且PLC编程控制器应具备远程编程、分析诊断方面的作用。在上位监控系统中设置了A4负面彩色打印机和液晶显示器。同时，因为上位监控系统在功能实现上以监控软件为基础，而监控软件不仅能够诊断出提升机的故障，还可以在显示器上及时显示故障信息，进而发挥保护提升机的功能。如果上位监控系统的打印机发生故障的话，监控系统可以及时显示出打印机发生故障的区域、故障产生的因素等有关参数，同时，保存好相应的记录，并作为操作人员进行处理的重要依据，有助于故障的立即解决。液晶显示器要能够显示多幅画面，比如提升机电控系统界面概况、计算机硬件监测、低压供电系统、提升机信号监视以及通信监视等多方面的内容，通过对煤矿开采中提升机运行次数的记录，包括具体故障诊断信息的记录，可以为今后相关情况的处理提供指导。对于提升机电控系统内的信号系统，主要组成部分包括液晶显示器、计算机机房信号柜、上车信号箱、下车信号箱、进口信号台、PLC编程控制器等。

5）提升机电控系统中的智能化、网络化操作系统，在电子行程监控管理的实施上可以运用双可编程控制器的模式。为促进提升机安全性能的提升，通常应细化操作系统，也就是对各个设备的管理监控职能加以明确，如果双编程控制器发生故障的话，应当在操作系统内加装继电器设备，这样可以确保系统应急操作功能的实现。对于智能化、网络化的操作系统，不仅要配备相应的网络通信设备，还要安装三相绕组电动机、温度巡检仪等设备。

4 结语

提升机作为煤矿开采中的重要运输设备，探讨提升机电控系统技术方案优化与实施具有重要的现实意义。针对我国煤矿开采的复杂性和危险性，本文首先对提升机电控系统的技术性能进行了分析，在此基础上详细论述了煤矿提升机电控系统技术方案优化与实施。总而言之，只有提高提升机安全性和稳定性，煤矿生产以及煤炭运输才有可靠的保障。

〔1〕刘成全.矿井提升机电控系统升级的安全技术研究及应用〔D〕.青岛：青岛科技大学，2012.

〔2〕李善林.PLC技术在煤矿提升机电控系统中的应用〔J〕.煤炭技术，2013（10）.

〔3〕黄炳义，孟红秀，李立君.煤矿提升机电气控制系统的技术改造〔J〕.煤矿机械，2013（15）.