矿井提升机电控系统现状矿井提升机电控系统现状及展望及展望

刘继平刘继平2023年4月20日 星期四2023年4月20日 星期四

时间：上世纪时间：上世纪 6060 年代至年代至 9090 年代年代 交流单绳缠绕式 交流单绳缠绕式 TKDTKD 型型 采用“异步电动机采用“异步电动机 ++ 转子串电阻加速十转子串电阻加速十高压接触器换向高压接触器换向 ++ 动力制动减速动力制动减速 ++ 继电继电器控制”的控制方式器控制”的控制方式

代表矿井：闸河矿区各生产矿井代表矿井：闸河矿区各生产矿井

一、矿区提升机电控发展史

1.交流提升机电控系统

TKD 主电路和部分控制电路

2. 直流提升机电控系统 时间：上世纪时间：上世纪 8080 年代至年代至 9090 年代年代 1.2.1 1.2.1 发电机发电机 -- 电动机机组传动方式：直流电电动机机组传动方式：直流电动机由直流发电机供电，直流发电机由三相同动机由直流发电机供电，直流发电机由三相同步电动机拖动。步电动机拖动。

1.2.2 1.2.2 晶闸管变流器模拟电控系统：控制保护晶闸管变流器模拟电控系统：控制保护部分基本上都采用模拟系统。部分基本上都采用模拟系统。

代表矿井：临涣、海孜、朱仙庄、桃园、祁南 代表矿井：临涣、海孜、朱仙庄、桃园、祁南

F—D系统 V—M系统

二、提升机电控近年来建设情况1.交流提升机电控系统1.1 1.1 交流提升机串电阻调速电控系统交流提升机串电阻调速电控系统

绕线电机绕线电机 ++ 串电阻调速串电阻调速+PLC+PLC 安全工艺控制安全工艺控制

低频电源柜加速柜定子换向柜

主控台

两套 PLC 构成安全回路双线制现场总线技术数字化、模块化设计

1.2 1.2 高压变频调速系统高压变频调速系统

由具有能量回馈特性的四象限高压变频调速装置及其它必要的电器组成。

基于晶闸管交交变频技术，适用于大功率、基于晶闸管交交变频技术，适用于大功率、低速控制场合。低速控制场合。

4-25图

a) b)

1.3 1.3 交交变频调速系统交交变频调速系统

全数字直流传动是以微处理器为核心的全数字调全数字直流传动是以微处理器为核心的全数字调节的直流电气传动，由晶闸管变流器、数字调节节的直流电气传动，由晶闸管变流器、数字调节单元、连同变流变压器、电抗器和直流快速开关单元、连同变流变压器、电抗器和直流快速开关等组成。等组成。

2. 2. 全数字直流调速系统全数字直流调速系统

3. 3. 矿区提升机电控现状矿区提升机电控现状

类别类别 厂家厂家11 、、 交流提升机交流提升机

串电阻电控系统串电阻电控系统 焦作华飞焦作华飞 1818 套、套、北京天地北京天地 11 套套

袁庄、双龙等袁庄、双龙等朱庄朱庄

高压变频调速系统高压变频调速系统 北京合康北京合康 55 套套 朔里、桃园、童亭、朔里、桃园、童亭、海孜、芦岭海孜、芦岭

低压变频调速系统低压变频调速系统 北京天地北京天地 11 套套 双龙双龙

22 、、 直流全数字电控系统直流全数字电控系统 焦作华飞焦作华飞 2525 套、套、北京天地北京天地 44 套、套、上海华菱上海华菱 11 套套

临涣、海孜等临涣、海孜等祁南、芦岭祁南、芦岭邹庄邹庄

33 、、 交交变频电控系统交交变频电控系统 北京金自天正北京金自天正 11 套套 许疃许疃

三、目前提升机电控系统形势分析

1. 系统设计方面问题。目前国内广泛使用的交流PLC 提升机电控系统设计思路基本参照原 TKD 系统，硬件减速开关安装在牌坊式深度指示器上，井筒开关设置及系统行程校正方式不合理。 应在井筒中每个方向设置一个减速点、两个 2m/s 限速、一个到位、两个过卷开关。过卷保护接点在进入 PLC 输入回路的同时，也串入外部硬件安全回路。

2.2. 现有交流提升机控制系统无法真实反映游动滚筒现有交流提升机控制系统无法真实反映游动滚筒所带容器实际位置，在打离合、对绳等特殊作业时，所带容器实际位置，在打离合、对绳等特殊作业时，需要检修工、司机谨慎操作。需要检修工、司机谨慎操作。 对于缠绕式单绳双滚筒绞车要使用传感器检测 对于缠绕式单绳双滚筒绞车要使用传感器检测游动滚筒的速度、位置，在司机操作台分别显示固游动滚筒的速度、位置，在司机操作台分别显示固定、游动滚筒的容器位置，当两个滚筒存在相对位定、游动滚筒的容器位置，当两个滚筒存在相对位移时安全制动，防止游动滚筒滑绳。在调绳完成后移时安全制动，防止游动滚筒滑绳。在调绳完成后如果不对绳只能低速开车。如果不对绳只能低速开车。

3.3. 各矿要加强过卷缓冲、防撞托罐装置的检修、各矿要加强过卷缓冲、防撞托罐装置的检修、维护、试验；更换提升容器后，必须校验提升容维护、试验；更换提升容器后，必须校验提升容器与防撞梁、托罐装置的配合关系是否符合要求，器与防撞梁、托罐装置的配合关系是否符合要求，过卷缓冲每使用过卷缓冲每使用 55年至少要进行一次重新标定。年至少要进行一次重新标定。

四、下一步工作展望1. 提升机电控系统发展方向1.1 矿井提升机－交直交变频传动 完全相同的整流及逆变功率结构 采用 AFE 主动前端整流技术，网侧功率因数基本为 1，谐波很小 电机侧电流波形接近正弦波

2. 完善监测保护手段

2.1坚持使用后备综合保护；2.2主副井尾绳、主井装卸载、副井上下口安设工业电视监视探头；2.3电控系统完善：井筒正、反向减速开关、井筒正、反 2m/s 保护开关、在单绳缠绕式提升机游动滚筒上增加移位、速度传感器，取代原监控机轴编码器，用于检测游动滚筒动作情况。

3.下一步的工作研究

3.1 主井实现全自动化运行，远程监控；3.2 副井实现装车、提升自动化运行；3.3 提升机监测信息 (闸间隙、温度、信号等 )有机整合；