摘 要 矿井提升机按其用途可分为主井提升机（提升煤），副井提升机（升降人员、运送材料和设备等）。文章结合巴拉素矿井主立井提升机房的具体情况阐述了提升机房配电系统及传动控制方案选择及系统组成。其中电气传动系统是提升机电控系统的核心，文章详细阐述了巴拉素矿井主立井提升机房电气传动系统的方案选择及系统构成。
关键词 提升机；配电系统；电气传动
中图分类号：TD633 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）15-0071-02
1 概述
煤矿提升机是运煤、升降人员及材料、设备等运输的主要设备，其中运煤的为主井提升机，升降人员及材料的为副井提升机。
煤矿提升机是煤矿生产的关键设备，提升机电控系统的可靠性是提升机安全运行的关键，电气传动系统是提升机电控系统的核心部分，传动系统性能的高低，对煤矿的生产及安全起着至关重要的作用，关系到煤矿的生产效率和煤矿生产的正常进行。因此要求传动系统四象限运行，具有较高的调速精度，能够安全平稳的完成提升机的加速、减速、爬行及准确停车，以保证提升机安全可靠的运行。
2 巴拉素矿井主立井提升机概况
主立井设置两套提升系统，提升机采用井塔式布置。选用2台JKM-5×6（III）E型多绳摩擦式提升机，电动机直联，摩擦轮直径5 m，导向轮直径5 m，最大提升速度12.57 m/s。每台提升机每台提升机配变频同步电动机一台，配套电动机功率7500 kW，转速45 r/min，电压3150 V。任务：提煤。
3 主立井提升机电控系统
3.1 配电系统
主立井提升机房用电负荷等级为二级。
方案一：两套提升系统共用一套高低压配电系统，高、低压配电系统均采用单母线分段接线型式，高压二回路10 kV电源引自矿井110 kV变电站10 kV不同母线段。在配电室内设2台10/0.4 kV动力变压器，低压配电系统二回路380V电源引自本配电室二台10/0.4 kV变压器。每套提升系统所需10 kV、380 V电源均引自本配电室高、低压配电系统不同母线段。
方案一优点：采用一套高压配电系统110 kV变电站可减少两台馈线柜。
方案一缺点：两套系统共用一套高压配电系统，使两套提升机电控无法完全独立。
方案二：两套提升系统高压配电系统各自独立，共用一套低压配电系统，高压配电系统均采用双电源进线闭锁单母线不分段的接线型式，在配电室内设2台10/0.4 kV动力变压器，低压配电系统采用单母线分段接线型式，每套提升机高压配电系统二回路10 kV电源均引自矿井110 kV变电站10 kV不同母线段。低压配电系统二回路380 V电源引自本配电室二台10/0.4 kV变压器，每套提升系统所需二回路380 V电源均引自本配电室低压配电系统不同母线段。
方案二优点：采用两套高压配电系统使两套提升机电控系统完全独立，便于管理，同时四回路进线使配电系统可靠性更高。
方案二缺点：采用两套高压配电系统，需增加二回路馈线。
巴拉素煤矿为设计年产量1500万吨，为提高生产效率，降低故障发生率，提高经济效益，设计推荐选用方案二。
3.2 传动系统
传动系统是矿井提升电控系统的核心，矿井提升机拖动方式主要有直流拖动和交流拖动两种，目前大型提升机电控系统主要以交流调速为主。
提升系统的工艺特点要求调速系统具有较好调速性能，高过载能力，较高的定位精度和良好的加、减速性能指标，要求传动装置能在四象限平滑运行，启动力矩较大，以满足重载启动的要求，交流变频驱动可很好的满足上述要求。
其中交流拖动有分为转子串电阻拖动方式、交交变频拖动方式和交直交变频拖动方式三种。转子串电阻拖动方式为早期使用拖动方式，由于其但调速性能不佳，安全性能低，能耗大，不满足国家节能减排的要求，已经基本淘汰。目前大功率提升机使用较多的为交交变频拖动和交-直-交变频拖动两种。
电力拖动方案比较如下。
交交变频：交交变频调速系统是一种不经过中间直流环节，直接将较高固定频率的电压变换为频率较低而可变输出电压的变频调速系统。采用交交变频调速系统的优点是过载能力强、效率高、输出波型好。同时交-交变频调速控制系统投产时间早，其理论和系统的成熟度较好，对用户技术人员的掌握和维护方面的要求相对比较容易。对使用者来说，其为维持日常生产而所需配备的备件种类和数量要比交直交传动系统要少。但交-交变频功率因数较低，无功冲击较大，需增谐波抑制装置进行无功补偿，同时交-交变频控制系统所需整流变压器数量较多，容量较大，接线复杂，增加了治理成本。
交-直-交变频器：交直交变频调速系统的优点是变压器的数量减少、变压器容量减小、动力电缆减少、安装空间小-减少了井塔和绞车房的基建成本。同时交直交变频器可将能量回馈电网进行电气制动，四象限工作，将提升机在减速机下放过程中出现的负力回馈电网中，起到安全节能的目的，降低了功率消耗及对电网的谐波干扰，功率因数高，无需滤波器来校正功率因数和谐波抑制，无需功率补偿。
交—交变频器与交—直—交变频器比较
比较项目交—交变频器交—直—交变频器对提升机的影响
功率因数较低约等于1.0重要
效率0.980.98
电网谐波污染较大较小高次谐波危害大
冷却方式风冷水冷水冷冷却效率高
适用范围适用于低速大功率传动适用于各种电气传动
根据比较结合可可盖主立井提升机实际情况，推荐选用交—直—交变频器。
3.3 电力拖动方案及控制系统（按单套系统论述，另外一套与此相同）
选用一套多绳提升机全数字网络化交-直-交变频控制
系统。
整个电控系统分为三个部分：交-直-交变频调速系统、提升控制及监控系统、网络化操作系统组成。
交-直-交调速控制系统：选用2台原装进口交-直-交变频调速装置，该控制系统主要包括整流器单元、控制单元、逆变单元、水冷单元等。通过对系统的各个单元的调节以满足升机在各种工况下速度图、力图的要求。
提升控制及行程监控系统：提升机控制系统应用软件能够完成提升机手动、半自动、全自动、检修、验绳、慢动、紧急控制开车等运行方式的控制与保护要求，自动选取最大的运行速度及保护参数；完成提升机运行工艺要求的控制功能及各项安全保护；实现对调速系统行程速度给定的控制。同时提升机控制和监控系统采用两套PLC来完成提升工艺的控制及监控，主控系统PLC与监控系统PLC相互冗余，操作过程实现双线控制方式。对影响提升机运行的关键信号（如速度、容器位置、安全、减速、过卷等）分别进入主控、监控系统PLC进行比较，互为监视。通过双PLC之间实时的两两比较、对信号源、状态、运算结果和指令进行比较监控，以便在放生故障时及时给出报警并采取相应措施，确保每一步的安全。
网络化操作系统：采用双PLC双线控制，配网络化控制的操作台。
操作系统-调速系统-监控系统、主井装卸载及提升信号系统之间通过现场总线的方式通讯，减少了设备之间的连线，增加了系统的安全可靠性，并具有远程诊断的功能。同时预留工业以太网接口，与矿井集中控制系统通讯，将信息上传至矿井生产调度中心，形成完善的工业控制网络。
4 结束语
随着我国煤炭行业新建矿井规逐渐向大型高效的方向发展，主井提升系统的能力也越来越大，因此主井提升电控系统的安全可靠性及效率，直接影响着矿井的产量和效益。同时国家要求在进行资源开采的同时，要做好环境保护，要求企业实行绿色环保的节能设备，因此在主井提升机电控系统的选择过程中，结合矿井的实际状况，选择高质量、环保节能的新型电控系统，以适应矿井生产发展、响应国家节能减排的号召。交直交变频器因其低谐波、低损耗的、功率因数高、不需要谐波抑制的特点，尤其适用质量差的电网。同时由于其相对于交交变频器变压器数目减少，变压器功率减小，动力电缆减少，占地面积更小，为提升机系统带来了最佳的总效率等优点，今后提升机的调速发展趋势将会统一到交直交变频调速。
参考文献
[1]陈伯时.电力拖动自动控制系统[M].北京：机械工业出版社.
[2]张永慧.变频调速技术在矿山中的应用[J].变频世界，2003（11）.
[3]煤矿安全规程.
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