矿井提升机控制技术研究现状与发展

张兵

摘要：矿井提升机是煤矿、有色金属矿中的重要运输设备，而提升系统在矿山生产中也占有十分重要的地位，整个提升系统不仅装机容量大、可靠性要求高，而且能耗较大。同时，当前我国大多矿山中所应用的矿井提升机控制技术都存在着设备老化、实时监控等问题，只有相关人员对当前矿井提升机控制技术的现状有一个充分认识，才能够使矿山企业得到更好的发展。

关键词：提升机;控制技术;研究现状;矿山企业

引言

矿井提升机是煤矿、有色金属矿中的重要运输设备，主要负责矿石提升、人员运送、物料下放这些工作。矿井提升机和相关设备的配套组合便成为了异常复杂的电气和机械组合新模式。提升系统在矿山生产中处于非常重要的地位，整个提升系统不仅装机容量大、可靠性要求高，并且能耗较大，当前我国的大多数矿山中应用的矿井提升机控制技术都存在着设备老化、无法实施有效的故障预警和实时监控等问题，而面对着这些问题首先需要进行的就是要对当前矿井提升机控制技术的现状有充分的认识和理解，才能够弥补我国矿山企业在该领域上的技术不足，从而使得矿山企业得以更好的发展。

一、矿井提升机控制技术发展现状分析

矿井提升机应用在国内的矿山生产中起步时间较晚，正式开始应用的时间在1958年，提升机是在地表和井下不断进行往复运行的，所以一旦有故障的出现就会造成设备损坏，另外矿井提升机控制系统非常的复杂、耗电量也较大。2015年国家安监总局制定关于《金属非金属矿山禁止使用的设备及工艺目录》中包含TKD型提升机电控装置及使用继电器结构原理的提升机电控装置，TKD电控存在问题主要有：电控设备是继电器—接触器系统，电机的启动、制动、调速采用转子回路中切换电阻的方式，只能为有级调速，调速效果差，电阻发热消耗电能，电阻易损坏，故障率非常的高。电阻调速电控系统存在的问题，是设备技术水平的先天缺陷，无法使用调试手段克服，只能根据现场情况适当改善，并且调试难度大，效果很难理想，不能兼顾正力、负力提升负荷变化比较大场合。所以未来高可靠性、高效、综合自动化等将成为其发展的方向。而当前随着科技技术的进步和矿井生产现代化要求的不断提高，提升设备及控制系统也逐步趋于完善，各种新技术逐步应用于矿井提升设备中。总结起来当前矿井提升机控制技术主要具有下面几个特点：

（1）矿井提升机处于四象限内运行：在不同的阶段内矿井提升机既有正力也有负力，既有正转同时也存在负转，既有制动也有电动，所以在矿山当中使用的矿井提升机在运行过程中则需要处于四象限内进行运行。

（2）矿井提升机运行速度较为可靠和准确：矿井提升机属于位置控制系统的一种，不断下放和提升往复过程中在何位置等速运行、何位置减速运行、何位置加速运行等都是有严格要求的。

（3）矿井提升机控制技术可以实现对行程的直观显示：当矿井提升机不断下放和提升往复过程中，设备的操作人员是能通过深度指示器及显示器读取设备实时位置的。

（4）矿井提升机控制系统在故障监视领域较为完善：当设备运行过程中出现故障的时候，做为矿井提升系统是会报警和显示的，这也使得故障的排除速度有效的较快了。

二、矿井提升机控制系统组成分析

在整个矿井运行系统当中，提升机控制系统属于核心部分，该核心系统的质量将直接的关系到矿山生产效率及生产安全，当前PLC、变频调速已经成为了矿井提升控制系统的主流调速方案，从而实现了调速的平滑以及保护措施的兼备。

随着数字技术的发展，PLC系统已被广泛应用，并被使用单位认可。“交—直—交”变频技术已经非常成熟，变频调速技术已成为提升机的最佳选择，其具有无级调速，调速精确，节能效果显著等优势，在矿山企业得到了广泛应用。特别是近年来，变频系统矿井提升机大量应用，使矿井提升机达到了一个新水平。采用变频调速技术，可以很容易的解决调速控制中的问题，而且节约大量电能，在仅增加少量成本的前提下，可以通过节能增效，逐步收回投资。从使用的角度出发，变频调速技术无论从经济角度、还是从技术角度考虑，都是矿井提升机电控系统的最佳选择。变频调速电控系统：由变频调速柜、综合电源柜、控制操作台组成。控制操作台负责整个提升工艺过程的控制及保护。变频柜、低压配电柜，完成系统的电气传动、闭环控制各类保护，使系统更安全更可靠。

三、矿井提升机控制技术的发展趋势

加强对矿井提升机控制技术发展趋势的研究，不断提高我国提升机控制技术水平，从而满足现代化矿井提升机大容量、快速高效、可靠性高、安全性高的要求，不断推动矿井工作的顺利实施。

3.1矿井提升机提升位置准确控制技术

矿井提升系统具有无爬行运行的特点以及准确停车的要求，而在运行速度快、提升行程长的情况下，对速度和形成协调闭环控制以及提升系统机电液的优化协调进行研究，并通过基于智能控制的提升系统制动与调速智能协调控制技术的研究，在制动系统与调速系统之间建立智能协调控制技术，并对基于位置、速度、制动力以及转矩多参数四闭环控制相组合的提升运行性能最优的位置准确控制技术进行研究，从而实现提升机的平稳准确运行，促进矿井生产的长久发展。

3.2矿井提升机关键部件及装置性能退化监测

在线监测和故障诊断技术在矿井生产过程中的开发应用：随着工作时间的增长，矿井提升机关键部件及装置的工作性能会出现退化现象，而为了促进矿井提升机的长久发展，要对各部件及装置的性能退化型故障的机理及判据进行研究，并开发性能退化型故障在线监测系统，研究评估关键部件及装置的健康状态方法、性能退化防控方法以及以满足系统工作性能为目标的各部件及装置的早期性能退化期间优化的控制方法，并开发集系统性能退化监测、智能防控及优化预测维护为一体的矿井提升机健康管理系统，从而为矿井提升机的安全运行提供有力保障。

四、矿井提升机的远程自动启停智能控制技术和远程集中控制技术

一方面，研究基于状态识别功能的提升系统远程自动启停智能控制技术，并且在系统启动或停止过程中，进行系统自检、参数判定、调动工艺顺序控制，实现提升机的自启停操作，同时对基于虚拟专用网络的远程智能诊断及网络视频监视等技术手段进行研究，以便实现自动远程启停控制和远程视频监视下的无人值守提升系统全自动运行;

另一方面，由于提升机控制系统的各个子系统的工作狀况是相对独立的，所以对矿井中的自动装卸载系统、提升机信号系统等各子系统的控制原理及故障保护等技术、提升机电控系统的视频检测技术进行研究，从而通过网络通讯等技术手段来实现对提升系统的远程集中智能控制，从而为我国矿井建设提供强大的物质基础。

五、结束语

总而言之，矿井提升系统是矿山生产中极其重要的环节，它的正常运行与否对矿井的安全生产有着直接的影响。因此，矿山提升机控制技术要向着提升机精确调速控制、位置闭环控制、智能集控技术以及故障诊断及健康管理技术的方向发展，以便为矿井建设提供更加强大的物质基础。

参考文献：

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[2]刘鹏，马春燕.李媛.王学泰.提升机电控系统改造及节能分析[J].矿山机械，2013（02）.

[3]程乐.提升机节能控制技术研究[J].河北工业大学控，2010（09）.

（作者单位：徐州中矿大传动与自动化有限公司）