一、礦井提升機(jī)概況

冀中能源峰峰集團(tuán)有限公司薛村礦（風(fēng)井區(qū)）副井提升系統(tǒng)，擔(dān)負(fù)著地面至三水平之間人員、物料、矸石的提升任務(wù)，提升機(jī)在整個(gè)煤礦安全生產(chǎn)中占有重要的地位。因此，要求礦井提升機(jī)電力拖動(dòng)系統(tǒng)具有良好的安全可靠性、控制精度及調(diào)速性能。

礦井提升機(jī)作為礦山最大的電氣設(shè)備之一，其耗電量占礦山總耗電量的30%—40%，并且運(yùn)行特性復(fù)雜，速度快，慣性大，一旦提升機(jī)失去控制，不能按照給定速度運(yùn)行，就可能發(fā)生超速、過(guò)卷等重大安全事故，造成設(shè)備損壞甚至人員傷亡。因此，礦井提升機(jī)的電控系統(tǒng)的技術(shù)性能和可靠性直接影響著礦井的安全生產(chǎn)。

目前，副井提升機(jī)電控系統(tǒng)多采用交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速，由于采用常規(guī)繼電器控制，導(dǎo)致系統(tǒng)調(diào)速精度低，可靠性差，維護(hù)費(fèi)用大，電機(jī)啟動(dòng)電流及切換電流沖擊大，設(shè)備運(yùn)行不平穩(wěn)，易引起電氣及機(jī)械沖擊；且控制線路復(fù)雜，工作穩(wěn)定性和可靠性差，缺少故障診斷功能，排查故障困難；轉(zhuǎn)子回路串接電阻，白白消耗電能造成能源浪費(fèi)；電機(jī)滑環(huán)處容易發(fā)生接觸不良，引發(fā)設(shè)備故障，造成維護(hù)工作量增加及維修材料費(fèi)用升高；并且所有接線端子裸露在外，暴露在空氣中，給提升安全帶來(lái)極大的危害。因此，對(duì)該類型提升機(jī)電控調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行改造升級(jí)是非常必要的。

二、原礦井提升機(jī)系統(tǒng)概述

在加速過(guò)程中，交流接觸器KM1—KM10逐級(jí)吸合，轉(zhuǎn)子回路電阻依次減小，以保證加速力矩的平均值不變。如果要求電動(dòng)機(jī)低速運(yùn)行，則需在轉(zhuǎn)子回路串較大電阻。為了解決減速段的負(fù)力要求，采用動(dòng)力制動(dòng)方案，即將定子側(cè)的高壓電源切除，在定子繞組上施加低頻電源，讓電動(dòng)機(jī)工作在發(fā)電伏態(tài)。

2.1、這種拖動(dòng)方案存在的問(wèn)題

1、開(kāi)環(huán)有級(jí)調(diào)速，加速度難以準(zhǔn)確控制，調(diào)速精度差；

2、觸點(diǎn)控制，大量使用大容量開(kāi)關(guān)，系統(tǒng)維護(hù)工作量大，可靠性差；

3、運(yùn)行效率低，在低速時(shí)大部分電能都消耗在電阻上；

4、電機(jī)的機(jī)械特性偏軟，一般電阻上消耗的功率約為電動(dòng)機(jī)輸出功率的20%-30%；

5、接觸器經(jīng)常吸合與斷開(kāi)，噪音比較大。 

此種電控調(diào)速方控制方式簡(jiǎn)單、技術(shù)性能和運(yùn)行效率低，不符合《機(jī)電安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)》要求：提升系統(tǒng)未實(shí)現(xiàn)PLC控制。不適應(yīng)目前節(jié)能減排新形勢(shì)的要求，是這次電控系統(tǒng)改造的主要原因所在。

三、技術(shù)改造的原由

隨著薛村礦原煤產(chǎn)量的不斷提升，開(kāi)掘工作量急劇上升，特別是三水平重點(diǎn)工程，隨著該工程的快速開(kāi)拓，礦井排矸量也相應(yīng)地增加，在現(xiàn)有提升條件下，副井提升系統(tǒng)只能采用壓縮檢修時(shí)間來(lái)滿足生產(chǎn)需要。

副井提升電控系統(tǒng)現(xiàn)使用的電控裝置為JKMK—J—B—300I型常規(guī)繼電器控制系統(tǒng)，采用轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速的方式，此調(diào)速方式技術(shù)相對(duì)落后，無(wú)效功耗過(guò)大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且運(yùn)行效果很不理想，該系統(tǒng)由常規(guī)的繼電器、自整角機(jī)、磁放大器等電氣元件組成邏輯控制電路。電氣控制系統(tǒng)雖然設(shè)計(jì)有多種控制功能，但有些功能在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)起來(lái)非常困難；并且控制邏輯功能使用了大量的電氣觸點(diǎn)，這些觸點(diǎn)又都是暴露在空氣中，受灰塵和大氣氧化的影響，時(shí)有失效現(xiàn)象發(fā)生；再加上有些功能是電參量與機(jī)械閘形成閉環(huán)控制，跟隨性很差，導(dǎo)致電氣保護(hù)功能、控制精度和可靠性較差，控制系統(tǒng)相關(guān)的保護(hù)功能失效，系統(tǒng)運(yùn)行安全得不到保證，而且維護(hù)工作量較大。

提升系統(tǒng)在調(diào)速區(qū)運(yùn)行時(shí)，速度的調(diào)節(jié)和控制主要方法是在電機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻和利用工作閘來(lái)調(diào)整拖動(dòng)力矩，在調(diào)速過(guò)程中大量電能白白消耗在轉(zhuǎn)子電阻上，不但造成了大量電能的浪費(fèi)和調(diào)速電阻工作溫度升高，壽命縮短，維護(hù)量和維護(hù)費(fèi)用增大，而且電阻室空間空氣溫度很高（夏季溫度在50℃以上）。

提升系統(tǒng)工作在加速、減速、爬行區(qū)的時(shí)間占全程運(yùn)行時(shí)間的70%，司機(jī)需要頻繁操作來(lái)完成提升工作，極易疲勞。

因此，對(duì)該系統(tǒng)電控進(jìn)行技術(shù)改造，解決系統(tǒng)存在的問(wèn)題和弊病，提升系統(tǒng)安全運(yùn)行系數(shù)，實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能運(yùn)行非常必要。

四、技改后實(shí)現(xiàn)的經(jīng)濟(jì)效益

1、采用變頻調(diào)速后，可避免潮濕天氣發(fā)生電氣事故，按兩年更換一套高壓接觸器計(jì)算，兩年可節(jié)約6萬(wàn)元，年可節(jié)約3萬(wàn)元。

改造前因副井停車造成的間接損失達(dá)10萬(wàn)余元，包括影響進(jìn)度、產(chǎn)量等。

改造前經(jīng)常出現(xiàn)緊急停車事故，容易對(duì)鋼絲繩造成損壞，改造后使用全自動(dòng)就可避免緊急停車，制動(dòng)平穩(wěn)，可延長(zhǎng)鋼絲繩的使用壽命。

2、薛村礦（風(fēng)井區(qū)）副井提升機(jī)使用后與使用前耗電量的比較，可節(jié)電27%，按此計(jì)算，副井現(xiàn)每勾耗電17.5kW/h（由絞車技術(shù)性能測(cè)定報(bào)告中查出），副井絞車目前提升勾數(shù)為250勾，每年按350天計(jì)算，每kW/h按0.53元，年可節(jié)電413437.5度，節(jié)資21.91萬(wàn)元。

0.27Χ17.5Χ250Χ350=413437.5kW/h

0.53Χ413437.5=219121.88元=21.91萬(wàn)元 

3、采用變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，甩掉了交流接觸器及時(shí)間繼電器等，不再造成觸點(diǎn)及線圈燒壞，金屬電阻箱頻繁燒壞，也不必頻繁更換碳刷，年可節(jié)約材料費(fèi)及其它費(fèi)用共計(jì)2.2萬(wàn)元。 

4、年節(jié)約維修工時(shí)費(fèi)用

副井絞車電控系統(tǒng)變頻改造后，大大降低了維修量，變頻器的平均無(wú)故障時(shí)間為10-20年，從而省去現(xiàn)有控制系統(tǒng)的周檢、月檢及停產(chǎn)檢修的維修工時(shí)費(fèi)。

粗略計(jì)算（按每年50周、8人參加檢修、8小時(shí)周檢、平均日薪70元。月檢可減少5人，）每年檢修工時(shí)費(fèi)：

50Χ5Χ70=17500元=1.75萬(wàn)元 

5、年節(jié)約總費(fèi)用

6+10+21.91+2.2+1.75=41.86萬(wàn)元

冀中能源峰峰集團(tuán)有限公司薛村礦（風(fēng)井區(qū)）副井提升系統(tǒng)采用變頻器調(diào)速以后，克服了傳統(tǒng)電控系統(tǒng)的缺陷，調(diào)速精度高，噪聲污染消失，操作也方便，深受現(xiàn)場(chǎng)操作工的歡迎；更重要的是絞車運(yùn)行可靠，而且節(jié)電效果顯著，具有非常明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。在礦井提升系統(tǒng)中值得推廣應(yīng)用。