煤矿井下提升机电控系统改造

煤矿井下提升机电控系统改造
摘要：我国煤矿生产蓬勃发展，与此同时，经过长时间的煤炭生产，我国的煤
炭资源总量也越来越少，煤矿开采困难，特别是地下生产环境越来越复杂。

因此，在现阶段煤矿地下生产过程中，对煤矿设备的需求也在不断增加。

提升机是煤矿
的重要设备，新时期也必须将提升机与先进的科技结合起来，提高提升机的自动
化和智能水平，为提高煤矿开采效率奠定良好的基础。

鉴于此，本文对煤矿井下
提升机电控系统改造进行分析，以供参考。

关键词：煤矿；井下提升机；电控系统；改造
引言
提升系统经过改造及优化，使系统具备数字化、自动化、网络化和信息化等
先进功能，完全符合提升机工艺运行需求。

系统控制精度高，操作简单，维护方便，监控、故障自诊断能力强。

先进的诊断技术减轻了维护人员的工作压力，提
高并保证了设备使用率。

不断地优化提升电控系统，使提升电控系统和关联设备
的特性更加一致，保证了提升机的安全稳定运行。

改造后的提升机系统运行效果
良好，满足了现场生产要求，可供同行参考。

1煤矿井下提升机
科学技术的不断进步,为各个领域的发展和创新提供了良好的机会。

在这种背
景下，采煤业也依靠新技术、新设备，完善和优化了输煤技术，大大提高了输煤
效率，有效保障了井下工人的安全。

但是，由于各种因素的影响，提升机在实际
运行过程中面临许多风险，如果提升机失灵，其风险也相对较大，那么就会危及
井下工人的生命财产安全。

目前，我国仍然有许多煤矿提升机，这些提升机比较
落后，特别是电子政务系统较旧。

有研究表明，这些旧提升机或电子控制系统在
实际运行过程中可靠性差，维修难度大，接触器端部损坏频率高，故障问题严重。

因此，必须加强煤矿井下提升机电控系统的改造，提高提升机的生产率，以便更
好地进行煤炭运输工作。

同时，只有提高提升机的生产能力，才能保证煤矿井下
生产的效率，保证煤矿工人的安全，延长提升机的使用寿命，降低煤矿井下生产
的成本。

2矿井提升机电控系统存在的主要问题
1)由于采用交流接触器将串联电阻转换为电机转子回路调速形式，导致长时
间运行时温度过高，接触器烧损，导致日常维护费用大幅度增加。

2)系统目前的
制动保护系统布置复杂，节点多，参数差异很大，很容易使用起重机时产生很大
的影响，导致快速性能不佳。

3提升机电气系统改造实施
3.1转子电阻无触点切换装置的设计
图1转子切换主回路
在交流电控改造方案的基础上，采用SCR逆向并联动力元件实现转子电阻的
切换，其主要示意图如下页图1所示:升降机电气系统中的电动机采用对称连接方式实现转子电阻的连接。

统计数据显示:转子对称电阻共8级，晶闸管48级。

其
中2组转子电阻作为预备使用，其余6组作为启动使用。

晶闸管开关电路设计如
下页图2所示。

3.2方案设计及优化选择
改造方案设计在矿井提升机电控系统改造设计中占有重要地位，也是项目的
第一步。

在改造煤矿井下提升机电控系统的过程中，在进行方案设计时，应首先
进行现场调查，注重准确分析目前的生产实际情况，特别是煤矿井下的生产实际
情况，掌握提升机的现状，并在此基础上进行方案设计，以确保提升机电控系统
的改造方案符合实际可行性。

为了提高煤矿井下提升机电控系统的改造效果，应
共同讨论和设计多方面改造方案。

图2晶闸管开关电路图
3.3信号系统
信号系统主要由供电电源、语音报警装置、PLC控制箱、车房显示箱等组成。

经确定提升机电子控制系统具有一定的行驶条件后，信号系统根据相关要求通知
司机定期启动，在此过程中需要将信号锁定在PLC系统中，以防止司机在实际操
作过程中出现风险。

PLC控制箱内装有MitsubishiFX2N-PLC输入模块，该模块实际运行，可以通过由CC-LINK通信网络在其他水平信号箱内安装的MitsubishiA系列PLC系统进行通信传输。

在实际移交过程中，技术人员必须根据自己的经验和能力，预先考虑信号系统、变频调速系统的运行情况以及实际运行过程中可能出现
的各种问题，以确保信号系统、变频调速系统充分发挥作用，实现提升机电控系
统的改造效果。

这对技术人员的业务水平和专业能力提出了更高的要求。

必须采
取有效措施，提高技术人员的整体素质。

为此，应加强培训力度，定期组织技术
人员参与各种培训再教育活动，对相关技术进行学习，经过培训后，针对表现优
异的人员，给予表扬或者是物质奖励，以提高人员的积极性。

通过提高技术人员
的综合能力，可以为充分发挥信号系统、变频调速系统的作用奠定良好的基础。

3.4主控系统的改造
提升机电气控制系统主PLC控制器，最初增加一个控制器，要求两个PLC控
制器的参数和性能完全一致，采用一种工作模式和一种备用工作模式。

补充总局
方案次级方案，这些次级方案要求完成启闭机的各种工作任务；在主控系统中增
加高速技术模块，主要功能是收集滚筒主轴光电编码器数据，根据收集到的数据
实时确定起升容器的位置，确定钢丝绳是否出现在滚筒上和松散的钢丝绳上；对
开关模块和起升容器的形成进行核对，以便能够实时准确地获得起升容器的位置，为系统的精确停机奠定基础。

改造后的总控制系统流程图见图3。

图3改造后提升机主控系统结构框图
3.5PLC及变频器的选型
PLC，变频器作为该变换的核心，为了保证变换效率，必须根据实际生产需要
选择合适的PLC控制器和变频器。

本次改造选用的PLC系列为MitsubishiFX系列，根据实际生产需求，本文设计了提升机电气控制应用系统和提升方向选择程度流
程图，如图4所示。

3.6有效改善运行效率
改造后的电气系统能够有效地降低升降系统在加速和等速运行阶段的电流幅度，即表明改造前系统在启动和加速阶段功率不足，严重影响升降系统的整个周期。

统计:系统改造前的周期时间为84s。

改造后的提升机电气系统采用变电控制
方案，使控制更加精确，电机能在额定功率下运行。

较改造前系统的循环周期明
显降低2.7s。

结束语
矿井提升机一直被认为是煤矿的喉咙，是一种大型运输设备，具有机械和电
气综合设施，复杂性很高，在煤矿运输过程中发挥着不可替代的作用。

矿井开采
期间，人员、设备和运输货物由联合国石油公司吊卡完成，因此，如果吊卡运行状况不好，不能及时有效地处理，将对矿井开采造成不利影响，甚至造成人员伤亡。

从中可以看出，如何有效地进行矿井提升机电控系统的升级改造，确保矿井提升机控制系统的安全运行，是矿业始终以研究和解决为重点的关键。

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