随着传动技术的发展，尤其是大功率的交流变 频技术的发展，矿井提升机电控系统的传动方案越 来越多样化，根据用户的实际需求，可以配置各种不 同的更加合理的传动方案。特别是近年来我国加大 矿山的开采力度，大功率大容量的矿井提升机需求 越来越多，大功率的交交变频系统和大功率的交直 交变频系统应用越来越多。
整体而言，交流变频传动系统是矿井提升机传 动系统的主要发展方向，但在中等功率范围内，V － M 直流传动系统由于其良好的性价比，仍有广泛的 应用空间。同时，随着中压四象限变频技术的发展 成熟，中压变频技术必将在矿井提升机上得到更多
矿井提升机电控系统作为矿山现场设备的控制
随着企业的发展，生产的规模不断扩大，每个矿 系统，随着数字化矿山建设的发展，必将实现无人
山的矿井提升机的数量持续增多，生产任务不断加 化、网络化、远程化、自动化的特点，为矿山的安全、
重，而劳动力资源却在自然减员，迫切要求矿山对多 高效生产，提供强大的技术基础，为数字化矿山的建
高压电源二次回路的连锁和控制接点，输入到 提升机自动化控制系统即 PLC 系统进行操作控制， 便于远程集中控制和监测。同时提供过载、过压、过 流报警节点。 1． 2． 2 变压器
采用干式环氧树脂浇注式变压器，其数量与容 量根据矿井提升机电气传动方案的不同而不同（ 见 表 1） 。
表 1 电气传动系统变压器配置数量
台提升机系统进行集中控制与管理，实现多台提升 设提供强大的物理基础。
机远程集中控制、机房无人值守，减少劳动力、增加 劳动效率，保 证 提 升 机 的 安 全 可 靠 运 行，对 矿 井 安 全、持续、高效生产，加快矿井生产系统的现代化进 程而言，将具有重要的实际意义与经济意义，是数字 化矿山的高级应用实例。
冯建民，等： 矿井提升机电控系统的现状与发展趋势
83
路，并满足容量要求。 1． 2． 4 动态无功补偿系统
近年来由于矿山加大了开采力度，大功率大容 量的矿井提升机控制系统应用越来越广泛，提升机 电控系统对电网的影响也越来越大，尤其是大功率 交交变频系统的广泛应用，要求对电网进行动态无 功补偿和谐波抑制，一般采用 SVC 或 SVG 动态无功 补偿系统。 1． 3 矿井提升机自动化控制系统
一般而言，具体的传动系统采用哪种方案，主要 是根据提升机容量要求，经过性价比较后决定，其大 概划分见表 2。
表 2 电气传动系统性能与应用情况
传动方案
电动机
调速性能
电网影响
功率范围 节能效果 如今状态
通用可回馈变频 380 /660 V 异步电动机 无级调速，回馈制动，过载能力弱
冲击小
0 － 500 kW 能耗小 应用广泛
1998．
［6］ ［7］
马小亮． 大功率交 － 交变频及矢量控制技术［M］． 北京： 机械 工业出版社，1996． 李志民，张遇杰． 同步电动机调速系统［M］． 北京： 机械工业
［8］
出版社，1996． B 费德查克，J A 萨斯． 福尔肯布里奇基德克里克矿井的集 中控制 及 矿 山 自 动 化［J］． Foreign Metal Mining Magazine， 1996，（ 10） ： 34 － 38．
1 矿井提升机电控系统的发展现状
1． 1 矿井提升机电控系统的范围 矿井提升机电控系统主要包括配电控制系统、
自动化控制系统、电气传动系统三大部分。 配电系统包括动态无功补偿 SVC 或 SVG、高低
压配电（ 含各种变压器） 及综合保护系统。 自动化控制系统包括闸控制系统、数字监控系
统、速度控制系统等工艺控制。 电气传动系统根据系统要求的不同，总体上分
我国在 1980 年代以前，提升机电气传动主要采 用绕线转子异步电动机转子串电阻交流调速系统， 少数则采用发电机—电动机组直流调速系统； 1980 年代以后，提升机电气传动主要是采用晶闸管直流 供电的直流调速系统； 近年来，提升机电气传动尤其 是 2000 kW 以上的主要采用交交变频调速系统和 交直交变频传动系统。
目前，该系统在金川集团有限公司龙首矿、三矿 区，中钢限公司龙首矿多台矿井提
系统
电动机
设备多，效率低
冲击很小
1000 ～ 2000 kW 能耗大
淘汰
V － M 直流调速 400 ～ 800 V 他励直流 无级调速，调速精度很高，过载能力强，
系统
电动机
分 6 脉动、12 脉动
冲击小
500 ～ 2000 kW 能耗小 广泛应用
交交变频调速 系统
1500 V 同步电机
无级调速，调速精度高，过载能力较强， 冲击大，需配置
矿井提升机自动化控制系统采用 PLC 控制器 为中心，结合外围的设备完成提升系统的各种工艺 控制，包括速度给定、行程控制、故障保护、闸控制、 信号控制等。控制和监控系统采用两套 PLC 和继 电器来完成提升工艺的控制及监控。上位机、主控 PLC、操作保护 PLC、主传动设备、信号系统通过现
场总线构成 现 场 网 络，这 样，减 少 了 设 备 之 间 的 连 线，增加了系统的可靠性。同时为地面生产调度系 统或全矿集中控制系统联网通讯提供了必要的接 口，以便于实现矿山的高度自动化。 1． 4 矿井提升机电气传动系统
摘 要： 针对矿井提升机电控系统的发展，分析了矿井提升机电控系统的组成和现状，提 出了矿井提升机电控系统传动方式多样化、控制模式网络化、监测智能化及无人值守的发 展方向，指出电控系统无人化、网络化、远程化、自动化是数字化矿山建设的重要基础。 关键词： 矿井提升机； 电气传动系统； 自动化控制； 智能化
参考文献：
［1］ 王清灵，龚幼民． 现代矿井提升机电控系统［M］． 北京： 机械
［2］ ［3］
工业出版社，1996． 卢 燕． 矿井提升机电力拖动与控制［M］． 北京： 冶金工业出 版社，2001． 天津电气传动研究所． 电气传动自动化技术手册（ 第 2 版）
［4］ ［5］
［M］． 北京： 机械工业出版社，2005． 陈伯时． 电力拖动自动控制系统（ 第 3 版） ［M］． 北京： 机械 工业出版社，2003． 陈伯时，陈敏逊． 交流调速系统［M］． 北京： 机械工业出版社，
矿井提升机作为井上井下的唯一输送通道，是 矿山的咽喉设备，其运行性能的好坏与优劣不仅直 接影响到矿山的生产效率，而且影响到矿山的生产 安全，同时它也是矿山机电自动、智能化发展水平的 显著标志，是数字化矿山建设的重要组成部分。
矿井提升机属往复运动的生产机械，且其负载 为位能型负载，其对电控系统要求比较高，所以它的 电气传动及控制一直是各国电气传动界的一个重要 研究领域。
3 笔者对矿井提升机电控系统的研发实践 与应用
笔者多年来一直从事矿井提升机电控系统的研 究与设计，设计过绕线型转子异步电动机转子回路 串电阻提升机电控系统、模拟板件 V － M 晶闸管供 电的提升机电控系统等。目前，笔者设计的矿井提 升机电控系统，主要包括通用低压变频系统、直流传 动系统、交交变频系统和交直交变频系统。随着数 字化矿山建设的发展，笔者也研究设计了矿井提升 机集中智能化控制系统。该系统主要分为 3 大部 分，即现场级的提升机智能化控制系统、管理级的提 升机集中管理系统以及集中工业电视视频监控系 统。系统主要由 3 大网络组成，即现场级 PROFIBUS 总线网络、管理层 INDUSTRIAL ETHERNET 网
1． 2． 3 低压配电系统 低压电源为 AC380 V /220 V 电源，采用单母线
运行方式，为全系统提供控制、操作电源。配置低压 电源柜，向电控系统、车房吊车、空调、冷却风机、液 压站、照明以及检修开关提供控制、操作电源。为防 止供电系统意外停电造成事故，增设大容量 UPS 电 源，保证控制电源安全、可靠，同时完成主机冷却风 机的工艺控制。井下低压电源为 AC380 V，中性点 不接地系统，电源引自井上低压控制电源系统中的 隔离变压器。计算机及 PLC 电源采用 集 隔 离、稳 压、滤波、整形、抗干扰和净化功能于一体的交流参 数稳压器。配电装置馈出回路除满足提升机及电控 设备以及主电机冷却风机本身所要的电源回路外， 根据设计具体要求，留有供用户使用的备用馈出回
转子回路切电阻
6 /10 kV 绕线转子异步 电动机
有级调速，需独立的制动系统，性能差
冲击大
0 ～ 1000 kW
能耗很大
淘汰，有遗 留系统
中压变频系统 6 /10 kV 异步电动机 无级调速，回馈制动，过载能力弱
冲击小
500 ～ 1000 kW 能耗小 发展方向
G － M 直流调速 400 ～ 800 V 他励直流 无级调速，调速精度很高，过载能力强，
为交流传动与直流传动两类，其中交流传动有绕线 转子异步电动机转子回路串电阻调速系统、低压变 频调速系统、交交变频调速系统、交直交变频调速系 统等； 直流传动有发电机 － 电动机组直流调速系统、 晶闸管供电直流调速系统等。 1． 2 矿井提升机配电系统 1． 2． 1 高压配电系统
高压配电系统采用单母线分段结线方式，双电 源进线。两回电源相互闭锁，当一段电源故障时另 一段 电 源 能 担 负 全 部 负 荷。高 压 系 统 一 般 采 用 KYN28 系列高压真空开关柜。
ISSN 1671 － 2900 CN 43 － 1347 / TD
采矿技术 第 11 卷 第 6 期 Mining Technology，Vol． 11，No． 6
2011 年 11 月 Nov． 2011
矿井提升机电控系统的现状与发展趋势
冯建民1 ，周雨松1 ，张紫薇2 ，王 博2 ，李 猛2
（ 1． 西安利雅得电气股份有限公司， 陕西 西安 710075； 2． 西部证券股份有限公司， 陕西 西安 710004）
89．
［11］ 周雨松，孙晓娟． 基于矢量控制的高压变频器在矿井通风机
改造中的应用［J］． 电气传动自动化，2010，（ 32） ： 48 － 50．