變頻器與煤礦提升運輸系統(tǒng)的研究

（1.濟南職業(yè)學院,濟南 250103；2.三聯(lián)維修中心,濟南 250100）

（1.濟南職業(yè)學院,濟南 250103；2.三聯(lián)維修中心,濟南 250100）

在煤礦的生產當中，提升運輸的作用非常的關鍵，而傳統(tǒng)的豎井提升運輸系統(tǒng)也有著諸如耗能高和沖擊大等等不足的地方，而變頻器的加入則能夠很好地解決這些問題。本文結合了提升運輸系統(tǒng)目前的問題來對變頻器在提升運輸系統(tǒng)中的研究和運用進行了研究。

變頻器；變頻調速技術 PLC；提升運輸系統(tǒng)

1 引言

對于傳統(tǒng)的豎井提升運輸系統(tǒng)來說，存在著不少不足之處，如耗能高等等，這些問題的存在會在一定程度上影響了煤礦的生產效益。隨著科技的發(fā)展速度越來越快，已經有越來越多的提升運輸系統(tǒng)應用了變頻調速技術，能夠有效的優(yōu)化煤礦的提升效率。

2 提升運輸系統(tǒng)目前的不足之處

目前，主要有四種提升機傳動系統(tǒng)，分別是交流繞線轉子異步電動機傳動系統(tǒng)、G-M拖動系統(tǒng)、V-M直流可逆調速系統(tǒng)以及交流電動機交變頻調速傳送。在第一種方式的轉子回路中，采用了串聯(lián)的連接方式來連接電阻，通過電阻的相互切換來進行調速，這種方法由于耗能較大且調速的范圍也較窄，在效率方面還有很大的提升空間；第二種方式雖然可以方便在電動和制動兩種方式之間隨意的切換，精度較高，調節(jié)范圍較大，但也存在著諸如體積較大以及噪聲較高等問題；第三種方法雖然能夠比較方便地進行安裝，在自動化控制以及精度上都有著不錯的表現，但卻存在著沖擊較大以及使用功率因數不高等問題；第四種方法的性能最好，可以讓電動機運行的可靠性和安全性得到保證，這種方式應用了變遷調速技術，目前應用已經越來越廣泛。

3 提升運輸系統(tǒng)中變頻器的選擇

3.1 控制系統(tǒng)的選擇

在煤礦生產中，最關鍵的機械設備就是提升機，在對提升機的傳動系統(tǒng)進行改裝之后，除了原來的減速器、主軸裝置、深度指示器、制動器以及操縱平臺，還能夠實時的監(jiān)控?？刂葡到y(tǒng)則采用了PLC，利用PLC來進行編程，讓無級平滑調速的效果嫩鞏固順利實現，在D/A信號經過轉化之后，再由模擬兩口進行輸送，從而推動變頻器的運作，PLC程序也會自動對變頻器中的輸出頻率進行改變，讓調速的目的能夠順利達到。在這個過程當中，為了讓提升容器的所在位置更加容易地定位，并精確測量速度的值，PLC會采集從編碼器中輸出的轉速測量信號，來累計了這些信號之后，再計算提升機的行走距離以及提升速度，最終將這些信號傳送到上位機中，讓上位機能夠顯示出提升機的所在位置以及實時的運行速度。同時，PLC還有一個非常強大的功能，就是監(jiān)視，能夠對制動回路以及液壓站的油溫油壓、變頻器的溫度等內容進行嚴格的監(jiān)視，并將相應的信號反饋到上位機中。如果有故障被檢測到，相關的工作人員就應該及時對其進行處理，讓提升機能夠順利的運行下去。

3.2 變頻器的選擇

變頻器的組成包括四個部分，分別是逆變器、控制電路、濾波平滑電路以及整流設備，應該根據實際情況來確定變頻器的容量。在通常情況下，要注意以下兩點：第一，確保變頻器的額定輸出電路比電動機大；第二，確保變頻器的電動機功率比驅動電動機的功率要大。在這兩點前提下，再根據實際情況，來選擇變頻器。

3.3 升速降速方式的選擇

在本文描述的提升運輸系統(tǒng)當中，應用了變頻調速急速，從而從無級平滑調速的目的能夠順利達到，保證了系統(tǒng)的安全性和可靠性。在下方提升機的時候，變頻機會在某些情況因為過高的發(fā)電電壓而受到損壞，為了防止這種情況的發(fā)生，本系統(tǒng)將變頻器和制動電阻結合在了一起，對電阻的發(fā)熱效應進行利用，從而減少成本。

提升運輸系統(tǒng)的升降速可以通過跳繩變頻器的頻率高低來實現，但速度不能調得太高，否則會讓電路中的轉差率增加，從而讓增加電流。在大多數情況下，可以采取下面的方式：第一種，頻率和時間呈線性關系；第二種，S型方式，開始、結束時速度較慢，中間段時呈線性關系；第三種，開始時較慢，中間到結束時呈線性關系。

4 變頻器在提升運輸系統(tǒng)中的應用以及程序設計

4.1 閉環(huán)轉速控制系統(tǒng)

在提升運輸系統(tǒng)當中，提升需要經過五個步驟，分別是加速、等速、減速、爬行以及停車抱閘，由于提升機的較高性能要求，為了增加系統(tǒng)的可靠性和安全性，可以采用PID調節(jié)和變頻調速來進行相應的控制，精度高且操作簡便。

4.2 原理分析

閉環(huán)控制系統(tǒng)主要由光電編碼器、交流電機、變頻器以及PLC等組成，能夠有效的定位和控制電動機的轉速，可以根據事先設置好的數值來對控制系統(tǒng)進行轉速的調整，PLC輸出信號則讓變頻器的控制有效實現，且PLC也會接收到變頻器的運行狀態(tài)。這樣，在閉環(huán)控制系統(tǒng)當中，可以準確地控制超調波動，有小控制相應的偏差量，讓負荷的變化以及轉速受到的影響有效的降低，讓系統(tǒng)的可靠性和安全性得到保證。

4.3 程序設計

提升運輸系統(tǒng)的電機變頻調速控制程序包括了PLC的控制軟件程序和變頻器的參數設定程序。PLC控制軟件程序也分成了中路服務程序、主程序和子程序，每個程序都與一個或者一系列的工作流程相對應，這樣就可以讓程序的調試和修改工作變得更加的靈活和方便。

5 變頻調速在煤礦提升運輸系統(tǒng)的運行效果分析

在提升運輸系統(tǒng)應用了變頻調速技術之后，省去了大量的接觸器、繼電器以及調速電阻，讓故障的發(fā)生率大大降低，同時也能夠有效做好節(jié)能的工作。另外系統(tǒng)采用了PLC變成實現了提升運輸系統(tǒng)主S形速度給定以及操作臺輔助速度給定，讓自動和手動調速能夠順利實現，便于操作，靈活性高。該系統(tǒng)經過MATLAB仿真實驗之后可以知道，該系統(tǒng)的帶負載能力、動靜態(tài)響應特性以及抗干擾能夠都能夠達到要求，能夠滿足煤礦生產的實際需要。目前很多公司礦井的提升機、無極繩絞車以及膠帶輸送機上都應用了變頻調速技術，運行效果良好，帶來了客觀的經濟效益。

6 結言

本文所描述的提升運輸系統(tǒng)充分利用了變頻調速技術，有效的提升了提升運輸系統(tǒng)的性能，也有其它很多優(yōu)點，如操作方便、安全性和可靠性高、沖擊和噪聲較低等等。該提升運輸系統(tǒng)能夠有效的讓運輸系統(tǒng)的經濟效益得到充分的提升，也能夠使煤礦生產的進一步發(fā)展得到進一步的促進。

[1]鄧玉博.淺談礦井提升運輸系統(tǒng)電力拖動的發(fā)展現狀[J].科技創(chuàng)新導報,2009（13）.

[2]吳爽.淺談變頻器節(jié)能的原理及應用[J].廣東科技,2007（S2）.

變頻器與煤礦提升運輸系統(tǒng)的研究

羅小妮1,巢 琳1，李 巍2

羅小妮，助教，教師，電氣自動化。