杨鹏振

摘 要：在我国大部分煤矿矿井中，提升机是重要组成部分之一，煤炭提升的重任都由提升机担负着，提升机在矿井中发挥的作用至关重要。近年来，我国不断进步的科学技术对矿井现代化生產提出了更高了要求，随着矿井对提升机的要求也不断提升，传统的矿井提升机其较低的控制精度、较差的调速性能和不完善的检测系统已无法满足现代生产需求。电力拖动与控制系统由于具有较高的稳定性和精度，同时具有全数字自动检测和图形显示的特殊优点而被广泛应用于矿井中。本文主要对煤矿矿井提升机的现状进行了分析，阐述了电力拖动和控制系统的技术特点和控制理论，希望能够给今后的提升机应用提供技术参考。

关键词：煤矿提升机；电力拖动；控制系统

煤矿生产安全受全国之关注，煤矿事故频发，中央桩关领导特别重视，相关部委下发文件，推广《数字化瓦斯监控系统》。煤矿安全不仅仅是瓦斯，只不过于瓦斯事故比较起来，其他设备事故显得较小，但也不容忽视。矿井提升机电力拖动与电控系统主要技术特点是对称硅过电压吸收器和适用于频繁起动的专用真空接触器。近几年煤矿事故不断发生，提升机控制系统失控造成全速过卷事故也时有发生，给煤矿安全生产造成巨大损失。为此我们国家列出专项，重点创新项目就是煤矿提升机电力拖动与控制系统。

1 国内提升机现状

我国煤矿提升机电力拖动控制系统，在20世纪80年代中期之前全部采用传统的仿苏式装备，技术水平低，性能落后，“七五”到“九五”期间，一些科研单位对提升机拖动系统中的组成单元进行研制创新，先后开发了TGZH3-250/6型高压真空换向柜，TDZK-600/1140型电动机转子调速柜，1989年中南煤炭机电研究所展开采用可控硅开关原理应用于调速电路中，采用PLC作主控设备的研制，1993年在我国煤炭生产中得到了应用，对煤矿安全生产起到了良好的作用。在七五期间，国家明令淘汰五十年代初期生产的CG5―150/6型空气换向器，至今已30年之久，我国有些煤矿还在使用。造成之一原因是替代产品高压真空换向器在频繁的工作中产生有过电压直接危害矿井提升机电动机的安全。随着人们对提升机工作特性的认识进一步深化，各种新技术、新工艺逐步应用于矿井提升设备中。特别是模拟技术、微电子技术、微电脑技术在提升机控制中的应用己成为必然的发展方向。

近几年真空接触器的触头材质配方有所改变。很多厂家认为截流参数变小，采用真空接触器配合电容和电阻或压敏电阻就能保证提升机的安全，所以有很多生产高压真空换向柜的厂家，这些产品采用市售真空接触器和压敏电阻等是造成烧坏电机的主要原因。矿井提升以较高的速度往复运行的，在一定的距离内，完成上升与下降的任务。必须具备良好的机械性能，在此基础上，为确保提升机能够达到高效、安全，可靠地连续工作，还应该具有良好的电气控制设备和完善的保护装置闭。考虑上述分析的关于矿井提升机的工作特点的基础上，安全可靠、运行高效目定位准确的能力对于矿井提升机的电力拖动系统具有很大的帮助，这样才能有效地满足矿井提升工艺过程的需要。目前正在应用的矿山电力拖动系统方案有交流电动机转子串电阻调速、晶闸管供电的直流电动机调速、晶闸管交一交变频同步电动机矢量控制方案、交流电动机双PWM交一直一交直接转矩控制系统等。

2 系统技术特点

控制系统是在以往多项科研成果、科技攻关、国家专利的基础上，进行技术综合和创新提高，推出一种集高压真空转换柜、电动机转子真空柜或可控硅调速柜，主控、制作等操作功能的全数字话及自动监测、多种安全保护齐全的控制系统，拥有独立的自主知识产权。

1、主执行机构： 型高压真空转换柜，采用专利技术，河南省重点技术创新项目往复式真空接触器，可根据电压等级的不同应用于6KV、10KV、3.6KV等不同场合，操作过电压的概率为0.02%，彻底解决了由于频繁的操作引起的过电压损坏电机和事故的发生。

2、调速机构：TGZK-600/1140型转子真空柜、TSCR-3500/3500型转子可控硅柜，该产品在实际工作中性能稳定可靠，真空接触器分合闸速度快、特性好，系统控制电压选配合适，故障率很小。可控硅交换开关的应用也是一项成熟技术，关键是选配可控的配对误差，为实现斩波调速控制转子电阻打下基础。

3、电源供给机构：TGZK-600/10型高压真空开关柜，配装GN28-630/10型真空断路器和CD11型操作机构组成，具备电压、电流环节保护，实现高压停电闭锁，检修断电安全保护。

4、主控机构：过去的继电器逻辑电路由软件实现，运行参数可用程序设定，系统可实现手动和自动控制。具有多项运行图形显示和齐全的保护功能。系统采用了高性能的PLC模块化结构，主要包括主控系统、检测监控系统、上位机监视系统。

3 选择高压真空换向柜的条件

1、我国煤矿生产90%为交流电机拖动矿井，提井机工作，在电控系统中，效能的执行者是换向控制柜，它直接控制提升机的上升和下降，是煤矿企业生产设备中的重中之重。本文结合煤矿安全生产，和目前多家煤矿使用相关产品存在的问题提出建议，供今后选用产品时比较。

2、高压真空换向柜依据提升及所需电控情况而定。有配动力制动和低频制动之分，内设有专用的换向真空接触器和电气与机械闭锁装置。

3、过电压吸收装置很关键，前文简单的描述了过电压的机理于相关条件，证明了开关截流不是控制操作过电压的有衬条件。

4、阻容过电压吸收式不能全过程对真空换向时的操作过电压起到保护作用，因为它与开关和电机串联后梅成一个整体，满阵耦合相互作用，有时很容易形成电流等值。

5、每种型号的真空换向柜应有相对应的国家测试机构过电压的测试报告，科学技术鉴定证书等。

4 系统控制理论

提升机控制系统的稳定和控制特性的好坏，与电机的特性、干扰信号的形式和幅值，控制方案以及控制规律有关。所以在控制方案设计合理、设备安装正确的前提下，这个控制系统的质量就取决于控制器的选型和PID参数的整定。

1、具有比例作用的控制器，具有3种控制的优点：比例作用的特点是控制器的输出和偏差大小成比例；控制作用及时，积分作用特点是能够消除余差；微分作用特点是控制器的输出与偏差的变化速度成正比，有超前作用，能有效地克服控制对象的容量滞后，三作用控制器的功能较为完善，在提升机全数字系统中将发挥他的优良作用。

2、提升速度V=KP/T，每个脉冲代表的距离为K，时间间隔为T，提升距离H=KN，计数脉冲为N，脉冲差值P。在相等的时间内读取脉冲数值，除以间隔时间，从而得出速度。

3、抗干扰措施。该系统本身以适应恶劣的工业应用环境，有较高的抗干扰能力，内部有信号调节和滤波，有良好的抗电子噪声干扰能力，CPU单元及每个I/O单元中，已具有电源多重滤波。系统电路中加装稳压电源提高系统的供电质量外，又加装了电源隔离装置，频率信号用屏蔽线输送，抗干扰端子和主机大地端子接地，软件系统采用数字滤波，输入、输出电源采用抗干扰能力强的开关电源等措施。

5 结束语

煤矿的安全生产，矿井提升机运输为重中之重。由于我国矿井提升机电控生产厂家之多，真空换向柜被国家列为CG5空气换向器的替代产品。产品型号繁杂，多数产品属无证产品，更不可能有国家相关的测试证书、鉴定证书，给很多使用单位造成电机损坏，影响矿井的提升和安全。煤矿提升机电力拖动控制系统是以多项科研成果的基础上进行技术综合和创新推出的一种全数字及自动监测、图形显示、多种保护齐全的控制系统。

参考文献

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