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摘要：提升机在矿山地面、井下的竖井、斜井中广泛应用，用于提升矿物、升降人员、下放材料和设备等，是矿井系统设备的咽喉设备。提升机的安全、高效运行至关重要，要求监控准确、报警及时、调度合理并且出现故障时能采取应急措施及时到位，另外尽可能的采用成熟的新技术、新工艺、新方法，提高装备智能化水平，降低职工劳动强度，提高劳动效率。
关键词：矿井 无人值守 改造
一、目前国内早期冶金矿山提升机控制系统存在的问题
（1）自动化程度不高，人为参与控制较多，提升机的安全性、稳定性和经济性都受到一定程度的影响，效率低下。副井岗位设置分为卷扬岗位工和信号岗位工，早期矿山副井系统一般设置卷扬岗位工和井口信号岗位工不在同一个位置，造成了岗位冗余。
（2）监控系统落后，仅在司机操作室有控制权和监视权，其他系统部门无法及时了解提升设备状况，进行合理调度和决策。
（3）故障应急手段落后，出现故障时需要司机或维护人员电话通知调度中心报告故障状况，调度中心难以及时准确了解故障情况，导致决策延时或不够合理，给企业带来重大损失。
（4）系统不具有远程诊断和监视功能，厂家技术人员需要到现场才能维护设备，不能通过网络远程监控系统状况，查找故障，修改程序，当出现故障时处理问题效率低，反应慢，容易给企业带来重大经济损失。
二、实现无人值守数字化提升机控制系统重点解决的问题
（1）网络问题：建立先进、可靠的矿井提升机控制系统集中监控终端和数字化检测系统，实现对企业矿井提升机运行全过程的动态监控、集中管理和统一控制。
（2）控制系统问题：全面、有效的传感器检测元件的布置，对主机、辅助设备全面检测保护，系统要达到完全自动化运行，用软件实现全部功能，减少人为操作。系统设计要全面基于数字化建设的要求，预留工业网络接口，硬件选型要先进稳定，软件编制要安全可靠高效。
此外系统的所有开环和闭环控制及通信由微处理器实现，参数的调整由上位机通过通信方式或操作面板按键实现，主控系统PLC软件实现硬件控制的无扰切换，运行过程中对人为误操作不响应，在就地或远程均能实现无需人员参与的自动提升。
三、提升系统改造实践
本文以实现成功应用的某老矿山为例，开展对目前类似矿山的副井改造实践进行讨论，某副井提升系统简介：
主机型号：JKM-2.25×4（I）
摩檫轮直径：2250mm
导向轮直径：2250mm
钢丝绳最大静张力：215KN
钢丝绳最大静张力差：65KN
提升方式：双层罐笼+平衡锤
钢丝绳：直径?24mm、四根、绳间距200mm
最大提升速度：5.9m/s
减速器速比：11.5
主电动机：Z4-355-22、315KW、440V/783A、220V/22.7A、600R/min
提升水平：井口、+120m、+80m、 +40（井底），4个停车点
控制系统：S7-300:315-2DP（数控柜）+313C（操作台）
传动：西门子6RA70直流调速装置、六脉动
信号系统：S7-300+ET200M远程I/O站设计
1、提升系统改造方案
无人值守信号系统系统由上井口设备和井下各中段设备、罐内设备、无线通讯装置组成。系统采用PLC作为控制器，分布式网络结构。各控制站之间通过通讯进行数据交互，重要的信号如急停、停车等设计有硬接线回路，实现冗余控制。系统主要技术参数如下：
（1）井口集中控制台
原井口信号操车控制台保留，新增加一个井口集中控制台，放置在原信号操车控制台旁边。井口集中控制台内配置西门子公司S7系列PLC，采集处理控制信号。配置2个遥控器接收装置，接收信号和操车遥控器的指令；1台12吋触摸屏，显示信号收发的主要电气信息，便于操作员监控；操作台含语音版，用于人员上下及设备运输前的重要语音提示。
原有井口信号操车控制台仍旧控制本中段操车设备，通过新增控制台的转换开关或触摸屏设置后，可以通过新增控制台以及跟罐遥控器收发信号及完成操车控制。井口操作人员负责信号打点、信号确认和最终信号的发出。
（2）中段信号箱
原有中段信号操车控制台保留，新增中段信号箱，放置在原信号操车控制台旁边。中段信号箱设置西门子公司PLC，采集处理控制信号。2个遥控器接收装置，接收信号和操车遥控器的指令；1台12吋触摸屏，显示信号收发的主要电气信息，便于操作员监控；同时具备语音告警功能。中段信号箱之间采用光纤或总线通讯。信号箱含语音板，用于人员上下及设备运输前的重要语音提示。
原有井口信号操车控制台仍旧控制本中段操车设备，通过新增信号箱的转换开关或触摸屏设置后，可以通过新增信号箱以及跟罐遥控器收发信号及完成操车控制，实现各中段无人值守。
（3）跟罐遥控器
信号和操车控制分开使用，跟罐工操作，信号、操车遥控器分别配置2个，一备一用。
2、项目组成
提升机主控及信号控制系统主要构成见表3-1
表3-1副井提升系统无人值守改造项目基本组成
3、改造效果
（1）提升系统新增的传感器完善了系统自动化运行关键参数采集，实时监测设备状态并设置了可靠的报警限值，提高了设备的自动化程度，充分发挥设备自动控制的优势，减少了人为控制，提升了工作效率。
（2）提升机远程集中控制系统在确保提升机安全的前提下，由集控操作人员对提升机系统的远程自动、手动操作，完成提升机“无人值守”化运行，解放出更多的操作人员，将他们补充到更需要的岗位上去，节俭人员16人。
（3）无人值守数字化提升机控制系统结合数字化矿山网络建设，预留有工业网络接口，能充分实现数据集成和共享，便于全面掌握矿井提升机运行状况，减少安全隐患，提高安全系数。
4、结论
副井提升系统改造后运行平稳，效果明显，实现了中段信号工操作无人值守，提高了矿井提升系统的运转率，减少了安全隐患，同时实现了数据集成共享和减员增效，为矿山信息化、数字化、智能化建设打下了基础。
参考文献：
1.《矿井提升机故障处理和技术改造》编委会.矿井提升机故障处理和技术改造[M].北京：机械工业出版社.2005.
2.济三煤矿副井提升机电控系统改造应用研究[J].孔明，董传德，陈振平.山东煤炭科技.2013(04)
3.矿井提升机电控系统的研究与设计[D]. 张智永.安徽理工大学.2015.
4.提升机无人值守远程集中控制系统在鑫达矿业公司的应用[J].任续平.黄金.2017(03)
论文作者:马中立
论文发表刊物:《科技新时代》2019年10期
论文发表时间:2019/12/6
标签：信号论文; 系统论文; 提升机论文; 井口论文; 控制台论文; 矿井论文; 设备论文; 《科技新时代》2019年10期论文;