谢晖

摘  要：煤矿提升系统是煤矿安全生产的关键环节，直接影响矿井的生产效益，文章以分析近几年提升设备发展状况为基础，总结矿井提升设备普遍存在的问题，以万家庄矿提升设备研究对象，分析存在的问题以及解决思路，确保矿井提升系统安全高效运行。

关键词：提升系统;发展现状;安全高效

中图分类号：TP277 文献标志码：A         文章编号：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

众所周知，煤矿提升系统是矿井安全生产的咽喉，关系到煤炭或者人员能否安全提升至地面的关键设备，提升设备一旦发生故障，所导致的灾难无法估计，另外提升系统的性能也直接影响矿井的生产效率、效益[1-2]，本文以山西煤炭进出口集团蒲县万家庄煤业有限公司行人立井为例，分析煤矿提升机电控制系统研究现状，找出万家庄煤矿提升系统的问题和不足，提出改进措施，有效保证煤矿安全高效长远发展。

1 煤矿提升控制系统发展近况

一般情况，煤矿提升系统由三部分组成，即分别为控制系统、速度控制系统和监控系统。提升系统的好坏主要是由控制系统决定，即控制系统在一定程度上决定提升系统水平的高低，因此，控制系统的研究及发展一直为提升系统研究的关键技术，随着计算机以及PLC技术的发展，电气控制系统也随时代引入了该技术，并成功实现了微处理器的数字化处理，基本实现了煤矿提升的自动控制，更远的目标在于自适应的智能化，但也存在关键技术未能突破。尽管提升控制系统可以实现自动化，但由于我国煤矿分布较广，产能参差不齐，中小型矿井数量仍占多数，提升系统自动化程度普遍较低[3]。

从行程控制、监控、安全回路和自动化等方面发展的现状来说，行程控制主要依靠计算机为核心，通常使用时间设定速度机械给定方式来完成。监控方面从数字位指示器及上位监控系统到传感器大量应用，实现了人机交互界面的广泛应用。安全回路则以计算机技术为依托，实现安全回路在线监测。自动化方面则有种种因素致使普遍矿井的自动化程度较低[4]。

2 煤矿提升系统普遍存在的问题

从我国提升控制系统发展近况来看，电气设备落后、设备故障率低以及自动化程度低等问题普遍制约着煤矿安全高效提升系统[5]。

（1）电气设备故障高严重制约提升设备的高效运行。电气设备一旦出现故障，如钢丝过卷、断轴以及油压设备非运行类故障灯问题，对煤矿安全生产造成不可设想的严重后果。

（2）电气设备自动化水平的高低对安全高效的提升系统存在一定程度的影响。如果提升系统与计算机不能有效的融合，则不能很好实现提升设备的自动化甚至智能化。例如目前控制提升设备速度主要靠交流回路来实现，但频繁的使用接触器来变换方向则会造成设备温度过高而使设备寿命缩短。另外提升设备主控系统的布线方式多数为复杂的背后布线，线路一旦出现问题，人工检修的工作量太大，严重影响矿井的提升生产任务。

3 煤矿提升系统技术改造措施

煤矿生产过程中，煤炭提升尤为重要，能否安全高效运行则是影响全矿煤炭产量、安全生产的重要影响因素。由于我国煤矿提升系统发展起步晚，各矿提升系统水平参差不齐，在生产过程中难免存在一些问题，系统性提升系统技术升级越来越显得重要。

3.1 PLC技术改造

随着PLC技术的不断发展，PLC技术在煤矿提升控制系统中的作用越来越大，已经成为提升控制系统未来发展的方向之一[6]。以FX-2N系列PLC提升控制系统元件，不仅在保障系统正常运行的情况下，还大大提升了井筒开关信号、轴编码信号、拨码开关信号、主控信号以及井口信号运行速度。同时，增加了控制手柄零位联锁、低频制动电源联锁以及方向记忆等保护。通过PLC技术改造可实现电气控制的全自动化、半自动化以及手动三种模式，三种模式还能灵活、可靠方便、自由切换。提升系统升级改造后可通过线路与PLC控制器链接，实现远程故障诊断的功能，既可靠又安全。

3.2 储备技术的改造

储备技术改造实质是对原有设备增加了备用设备的改造。储备技术改造必须性主要是因为提升系统中存在老式设备，没有备用设备自动接替，一旦设备出现故障由于没有自身保护机制而发生损坏。通过储备技术的改造，使原有设备部分元件出现故障后仍能迅速切换备用设备而进行正常生产，大大减少了由于设备出现问题而带来的影响产量和人员安全等问题，也就是说储备技术改造有效的避免了由于设备出现故障而发生停產甚至发生事故等现象，降低了煤炭生产的风险，同时提高了煤矿的生产效率。

4 万家庄矿提升设备存在的问题及解决思路

结合矿井提升设备近几年发展的状况和目前矿井普遍存在的问题，对照并分析万家庄矿的提升设备目前的问题及解决思路。

4.1 行人立井提升机电控系统落后严重

该矿井行人立井提升机电控系统为串电阻调速的交流调速系统，该系统由高压开关柜、高压换向柜、转子柜、动力制动柜、主令柜、操作台、转子电阻及井筒开关等组成。矿井提升机需要具备四象限可逆运行能力，在提升重物和正力减速时，将电能转化为驱动力，在重物下放和负力减速时，可将机械能转化为电能以产生电气制动，综合分析比较“高速直流电动机+减速器+直流电控系统”可更能适应矿井的提升任务，主要是因为直流调速控制系统以晶闸管为功率元器件，可靠性高、耐用，该系统具有6/12脉动切换应急运行通道，正常运行时12脉动实现全载全速运行，若存在突发故障，该系统能够实现6脉动应急提升，实现全载半速运行，将井筒中重物完成提升任务。

4.2 立井提升电控系统进一步优化

该矿井立井提升配套的电机为YR型绕线电机、10kV、280kW，由于提升电控系统落后，需进一步优化，使电控系统运行更加稳定和高效。可将电控系统更换为高压变频电控调速系统，10kV输入10kV直接输出。交流变频电控系统由高压进线柜、高压变频器柜、主令柜、操作台、上位机监控系统等组成。高压开关柜为双回路电源进线、双回路自动切换确保供电电源安全可靠，开关柜满足五防要求、配有微机综保装置;变频器柜选用高压交-直-交变频器，由移相变压器柜、电抗器柜、功率单元柜及控制柜组成;主令柜满足双回380V供电要求，除需满足现提升机房380V/220V供电负荷外，还需提供变频器柜辅助电源等新增380V/220V供电负荷，并留有不少于三回路的备用出线回路。

4.3 行人立井操车信号系统进行优化

目前，该矿行人立井仅安全门与提升系统实现闭锁。鉴于该提升系统存在零星材料下放提升任务，故需完善操车信号系统。实现安全门、摇台、阻车器、罐笼到位开关、提升信号系统间闭锁关系。本次优化为信号操车一体化系统。本系统由车房显示箱、上井口操车及信号一体化箱、上井口动力配电箱、上井口语言告警箱、下井口操车及信号一体化箱、下井口隔爆兼本安控制箱、下井口语言告警箱、传感器电缆分线箱、各种到位传感器等组成，车房显示箱和上井口信号箱为矿用一般型，标志为“KY”;下井口信号箱为矿用防爆型，标志为“MA”;本系统车房显示箱、上井口信号箱适用于煤矿地面和无瓦斯煤尘爆炸危险新鲜风流的井底环境下使用，下井口信号箱适用于煤矿井下和有瓦斯煤尘爆炸危险无新鲜风流的井底环境下使用，作为提升信号指挥、监控显示和操车设备的控制。

5 结束语

（1）从行程控制、监控、安全回路和自动化角度分析了矿井提升设备发展现状以及矿井提升设备普遍存在的问题，即电气设备故障高、电气设备自动化水平较低。

（2）结合矿井提升设备近几年发展的状况和目前矿井普遍存在的问题，对照并分析万家庄矿的提升设备目前的问题及解决思路，即人立井提升机电控系统落后严重、立井提升电控系统需进一步优化，确保矿井提升电气控制设备安全高效运行。

参考文献：

[1]梁兆正，李文宏，肖林京，等.矿井提升机状态监测与故障诊断系统[J].矿山机械，1999（3）：38-41.

[2]胡晓磊，徐桂云，張爱诚，等.基于LabVIEW的矿井提升机在线故障诊断系统的设计[J].矿山机械，2010（17）：51-54.

[3]陈莹莹，张晓光.基于LabVIEW与MATLAB的提升机在线监测与故障诊断系统设计[J].煤矿机械，2011，32（7）：252-253.

[4]王涛.矿井主通风机变频调速控制系统供电技术方案研究[J].中国煤炭，2009，35（11）：66-67.

[5]李永刚.基于PLC控制的变频调速通风机系统[D].太原理工大学，2012.

[6]倪文婧.矿井提升机远程监控及故障诊断系统设计[J].煤炭科学技术，2013，41（2）：81-83.