謝暉

摘? 要：煤礦提升系統(tǒng)是煤礦安全生產(chǎn)的關鍵環(huán)節(jié)，直接影響礦井的生產(chǎn)效益，文章以分析近幾年提升設備發(fā)展狀況為基礎，總結礦井提升設備普遍存在的問題，以萬家莊礦提升設備研究對象，分析存在的問題以及解決思路，確保礦井提升系統(tǒng)安全高效運行。

關鍵詞：提升系統(tǒng);發(fā)展現(xiàn)狀;安全高效

中圖分類號：TP277 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）14-0099-02

Abstract： Coal mine hoisting system is the key link of coal mine safety production， which directly affects the production efficiency of the mine. This article was based on the analysis of the development of lifting equipment in recent years， and summarized the problems existing in mine lifting equipment. With Wanjiazhuang mine lifting equipment as the research object， existing problems and solutions was studied to ensure safe and efficient operation of the mine lifting system.

Keywords： lifting system; development status; safety and efficiency

眾所周知，煤礦提升系統(tǒng)是礦井安全生產(chǎn)的咽喉，關系到煤炭或者人員能否安全提升至地面的關鍵設備，提升設備一旦發(fā)生故障，所導致的災難無法估計，另外提升系統(tǒng)的性能也直接影響礦井的生產(chǎn)效率、效益[1-2]，本文以山西煤炭進出口集團蒲縣萬家莊煤業(yè)有限公司行人立井為例，分析煤礦提升機電控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀，找出萬家莊煤礦提升系統(tǒng)的問題和不足，提出改進措施，有效保證煤礦安全高效長遠發(fā)展。

1 煤礦提升控制系統(tǒng)發(fā)展近況

一般情況，煤礦提升系統(tǒng)由三部分組成，即分別為控制系統(tǒng)、速度控制系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)。提升系統(tǒng)的好壞主要是由控制系統(tǒng)決定，即控制系統(tǒng)在一定程度上決定提升系統(tǒng)水平的高低，因此，控制系統(tǒng)的研究及發(fā)展一直為提升系統(tǒng)研究的關鍵技術，隨著計算機以及PLC技術的發(fā)展，電氣控制系統(tǒng)也隨時代引入了該技術，并成功實現(xiàn)了微處理器的數(shù)字化處理，基本實現(xiàn)了煤礦提升的自動控制，更遠的目標在于自適應的智能化，但也存在關鍵技術未能突破。盡管提升控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)自動化，但由于我國煤礦分布較廣，產(chǎn)能參差不齊，中小型礦井數(shù)量仍占多數(shù)，提升系統(tǒng)自動化程度普遍較低[3]。

從行程控制、監(jiān)控、安全回路和自動化等方面發(fā)展的現(xiàn)狀來說，行程控制主要依靠計算機為核心，通常使用時間設定速度機械給定方式來完成。監(jiān)控方面從數(shù)字位指示器及上位監(jiān)控系統(tǒng)到傳感器大量應用，實現(xiàn)了人機交互界面的廣泛應用。安全回路則以計算機技術為依托，實現(xiàn)安全回路在線監(jiān)測。自動化方面則有種種因素致使普遍礦井的自動化程度較低[4]。

2 煤礦提升系統(tǒng)普遍存在的問題

從我國提升控制系統(tǒng)發(fā)展近況來看，電氣設備落后、設備故障率低以及自動化程度低等問題普遍制約著煤礦安全高效提升系統(tǒng)[5]。

（1）電氣設備故障高嚴重制約提升設備的高效運行。電氣設備一旦出現(xiàn)故障，如鋼絲過卷、斷軸以及油壓設備非運行類故障燈問題，對煤礦安全生產(chǎn)造成不可設想的嚴重后果。

（2）電氣設備自動化水平的高低對安全高效的提升系統(tǒng)存在一定程度的影響。如果提升系統(tǒng)與計算機不能有效的融合，則不能很好實現(xiàn)提升設備的自動化甚至智能化。例如目前控制提升設備速度主要靠交流回路來實現(xiàn)，但頻繁的使用接觸器來變換方向則會造成設備溫度過高而使設備壽命縮短。另外提升設備主控系統(tǒng)的布線方式多數(shù)為復雜的背后布線，線路一旦出現(xiàn)問題，人工檢修的工作量太大，嚴重影響礦井的提升生產(chǎn)任務。

3 煤礦提升系統(tǒng)技術改造措施

煤礦生產(chǎn)過程中，煤炭提升尤為重要，能否安全高效運行則是影響全礦煤炭產(chǎn)量、安全生產(chǎn)的重要影響因素。由于我國煤礦提升系統(tǒng)發(fā)展起步晚，各礦提升系統(tǒng)水平參差不齊，在生產(chǎn)過程中難免存在一些問題，系統(tǒng)性提升系統(tǒng)技術升級越來越顯得重要。

3.1 PLC技術改造

隨著PLC技術的不斷發(fā)展，PLC技術在煤礦提升控制系統(tǒng)中的作用越來越大，已經(jīng)成為提升控制系統(tǒng)未來發(fā)展的方向之一[6]。以FX-2N系列PLC提升控制系統(tǒng)元件，不僅在保障系統(tǒng)正常運行的情況下，還大大提升了井筒開關信號、軸編碼信號、撥碼開關信號、主控信號以及井口信號運行速度。同時，增加了控制手柄零位聯(lián)鎖、低頻制動電源聯(lián)鎖以及方向記憶等保護。通過PLC技術改造可實現(xiàn)電氣控制的全自動化、半自動化以及手動三種模式，三種模式還能靈活、可靠方便、自由切換。提升系統(tǒng)升級改造后可通過線路與PLC控制器鏈接，實現(xiàn)遠程故障診斷的功能，既可靠又安全。

3.2 儲備技術的改造

儲備技術改造實質是對原有設備增加了備用設備的改造。儲備技術改造必須性主要是因為提升系統(tǒng)中存在老式設備，沒有備用設備自動接替，一旦設備出現(xiàn)故障由于沒有自身保護機制而發(fā)生損壞。通過儲備技術的改造，使原有設備部分元件出現(xiàn)故障后仍能迅速切換備用設備而進行正常生產(chǎn)，大大減少了由于設備出現(xiàn)問題而帶來的影響產(chǎn)量和人員安全等問題，也就是說儲備技術改造有效的避免了由于設備出現(xiàn)故障而發(fā)生停產(chǎn)甚至發(fā)生事故等現(xiàn)象，降低了煤炭生產(chǎn)的風險，同時提高了煤礦的生產(chǎn)效率。

4 萬家莊礦提升設備存在的問題及解決思路

結合礦井提升設備近幾年發(fā)展的狀況和目前礦井普遍存在的問題，對照并分析萬家莊礦的提升設備目前的問題及解決思路。

4.1 行人立井提升機電控系統(tǒng)落后嚴重

該礦井行人立井提升機電控系統(tǒng)為串電阻調速的交流調速系統(tǒng)，該系統(tǒng)由高壓開關柜、高壓換向柜、轉子柜、動力制動柜、主令柜、操作臺、轉子電阻及井筒開關等組成。礦井提升機需要具備四象限可逆運行能力，在提升重物和正力減速時，將電能轉化為驅動力，在重物下放和負力減速時，可將機械能轉化為電能以產(chǎn)生電氣制動，綜合分析比較“高速直流電動機+減速器+直流電控系統(tǒng)”可更能適應礦井的提升任務，主要是因為直流調速控制系統(tǒng)以晶閘管為功率元器件，可靠性高、耐用，該系統(tǒng)具有6/12脈動切換應急運行通道，正常運行時12脈動實現(xiàn)全載全速運行，若存在突發(fā)故障，該系統(tǒng)能夠實現(xiàn)6脈動應急提升，實現(xiàn)全載半速運行，將井筒中重物完成提升任務。

4.2 立井提升電控系統(tǒng)進一步優(yōu)化

該礦井立井提升配套的電機為YR型繞線電機、10kV、280kW，由于提升電控系統(tǒng)落后，需進一步優(yōu)化，使電控系統(tǒng)運行更加穩(wěn)定和高效?？蓪㈦娍叵到y(tǒng)更換為高壓變頻電控調速系統(tǒng)，10kV輸入10kV直接輸出。交流變頻電控系統(tǒng)由高壓進線柜、高壓變頻器柜、主令柜、操作臺、上位機監(jiān)控系統(tǒng)等組成。高壓開關柜為雙回路電源進線、雙回路自動切換確保供電電源安全可靠，開關柜滿足五防要求、配有微機綜保裝置;變頻器柜選用高壓交-直-交變頻器，由移相變壓器柜、電抗器柜、功率單元柜及控制柜組成;主令柜滿足雙回380V供電要求，除需滿足現(xiàn)提升機房380V/220V供電負荷外，還需提供變頻器柜輔助電源等新增380V/220V供電負荷，并留有不少于三回路的備用出線回路。

4.3 行人立井操車信號系統(tǒng)進行優(yōu)化

目前，該礦行人立井僅安全門與提升系統(tǒng)實現(xiàn)閉鎖。鑒于該提升系統(tǒng)存在零星材料下放提升任務，故需完善操車信號系統(tǒng)。實現(xiàn)安全門、搖臺、阻車器、罐籠到位開關、提升信號系統(tǒng)間閉鎖關系。本次優(yōu)化為信號操車一體化系統(tǒng)。本系統(tǒng)由車房顯示箱、上井口操車及信號一體化箱、上井口動力配電箱、上井口語言告警箱、下井口操車及信號一體化箱、下井口隔爆兼本安控制箱、下井口語言告警箱、傳感器電纜分線箱、各種到位傳感器等組成，車房顯示箱和上井口信號箱為礦用一般型，標志為“KY”;下井口信號箱為礦用防爆型，標志為“MA”;本系統(tǒng)車房顯示箱、上井口信號箱適用于煤礦地面和無瓦斯煤塵爆炸危險新鮮風流的井底環(huán)境下使用，下井口信號箱適用于煤礦井下和有瓦斯煤塵爆炸危險無新鮮風流的井底環(huán)境下使用，作為提升信號指揮、監(jiān)控顯示和操車設備的控制。

5 結束語

（1）從行程控制、監(jiān)控、安全回路和自動化角度分析了礦井提升設備發(fā)展現(xiàn)狀以及礦井提升設備普遍存在的問題，即電氣設備故障高、電氣設備自動化水平較低。

（2）結合礦井提升設備近幾年發(fā)展的狀況和目前礦井普遍存在的問題，對照并分析萬家莊礦的提升設備目前的問題及解決思路，即人立井提升機電控系統(tǒng)落后嚴重、立井提升電控系統(tǒng)需進一步優(yōu)化，確保礦井提升電氣控制設備安全高效運行。

參考文獻：

[1]梁兆正，李文宏，肖林京，等.礦井提升機狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)[J].礦山機械，1999（3）：38-41.

[2]胡曉磊，徐桂云，張愛誠，等.基于LabVIEW的礦井提升機在線故障診斷系統(tǒng)的設計[J].礦山機械，2010（17）：51-54.

[3]陳瑩瑩，張曉光.基于LabVIEW與MATLAB的提升機在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)設計[J].煤礦機械，2011，32（7）：252-253.

[4]王濤.礦井主通風機變頻調速控制系統(tǒng)供電技術方案研究[J].中國煤炭，2009，35（11）：66-67.

[5]李永剛.基于PLC控制的變頻調速通風機系統(tǒng)[D].太原理工大學，2012.

[6]倪文婧.礦井提升機遠程監(jiān)控及故障診斷系統(tǒng)設計[J].煤炭科學技術，2013，41（2）：81-83.