變頻調速技術在煤礦提升機中的應用分析

樊建峰

摘 要：在煤礦企業生產過程中，礦井提升機作為重要的機電設備，承擔著礦山礦物、物料及設備的運輸任務，在礦井系統中具有非常重要的作用。隨著當前礦井提升機在礦井中的廣泛應用，其運行的經濟性越來越受到更多的關注，而且與礦井的經濟效益息息相關。因此在當前礦井提升機使用過程中，技術人員更重視提升機耗電量的降低，這也使變頻調速技術得以在煤礦提升機中進行應用，對礦井經濟效益和社會效益的提升起到了十分積極的作用。文章從變頻調速技術及發展入手，對礦井提升機的分類進行了分析，并進一步對變頻調速技術在提升機中的應用進行了具體的闡述。

關鍵詞：變頻調速技術；煤礦；提升機；分類；應用

前言

近年來在社會和經濟發展過程中，對資源的需求不斷增加，在當前資源消耗中最主要的資源即是煤炭，因此對煤礦企業的生產效率提出了更高的要求。在礦井生產過程中，提升機作為必不可少的運輸工具，承擔著重要的運輸任務。在提升機運行過程中，其耗電量較大，為了能夠實現電能的節約，將變頻技術引入到煤礦提升機中來，不僅有效的提高了提升機運行的平穩性，而且有效的確保了礦井運輸的安全性和可靠性。

1 變頻調速技術及發展

1.1 變頻調速技術概述

變頻調速技術是利用變頻器的工作原理來完成變頻調速系統的調動傳動任務，在變頻調速技術應用過程中，為了能夠確保傳動轉速轉矩的要求，確保靜態和動態性能上的穩定性，則還需要應用各種控制技術。在對變頻調速技術的研究過程中，還需要對變頻器對外干擾進行消除，同時還需要對變頻器實際應用的經驗進行研究。變頻調速技術屬于一門集中多門學科的綜合技術，具有較多的優點，而且適用面也較廣，可以說在當前的調速領域中，變頻調速技術作為一項主要技術，是調速領域未來發展的主要方向。

1.2 變頻調速的發展過程

1.2.1 變頻器采用的電力電子器件。變頻器應用過程中性能的好壞需要由電力電子器件來決定，由于早期變頻器是晶閘管，其主要是半控器件，后來被全控器件所取代。利用全控型器件的變頻器不僅能夠自行開關，而且功率也得到了較大的提升，并進一步對變頻器各種功能進行了完善。

1.2.2 線路結構。由無器件和線路共同連接而形成變頻裝置，目前其主要采用的是大規模的集成數字電路，電路全面實現數字化，而且整流器、逆變器、SPWM波形形成及矢量控制也都集成為一體形式，相對于最早的模擬電路，當前的集成電路體積不斷縮小，電路的可靠性能得以大幅度的提升。

1.2.3 計算機的使用。在變頻器領域中，計算機技術被廣泛地引入進來，其功能更加多樣化。利用計算機技術不僅可以取代一部分模塊的功能，而且各種保護得以實現，其智能化水平也進一步提升，能夠進行運行控制。而且在變頻器結構及運行過程中，計算機配合模塊及其他電氣設備能夠有效的實現協調、控制、通信及調速等功能，從而成為變頻器技術的中樞，其網絡化發展速度不斷加快。

1.2.4 變頻器主電路拓撲結構。當前部分礦井提升機用的變頻器都應用了數字化控制，一些國外先進的提升機上采用雙交-交變頻器供電系統，其數字控制主要由高速可編程控制器來進行執行，而且隨著技術的不斷進步，當前也全部由IGBT變頻器供電所取代。

2 礦井提升機的分類

2.1 按用途分

2.1.1 主井提升機。主提升機主要是對井下生產的煤炭進行提升，其提升機容器根據礦井年產量的不同而采用箕斗或是罐籠、串車等形式。

2.1.2 副井提升機。而井下生產作業時，矸石、廢料、下方材料、人員及設備由主要是副井提升機來完成，容器多以普遍罐籠及串車為主。

2.2 按提升機類型分

2.2.1 單繩纏繞式提升機。當前有大部分單繩纏繞式提升機采用的都是等直徑圓柱型滾筒，而在一些使用年限較老的礦井中，還有采用變直徑滾筒提升機的情況。

2.2.2 多繩摩擦式提升機。這類提升機多以塔式或是落地式為主。

2.3 按拖動方式分

按提升機電力拖動方式分為交流拖動提升機和直流拖動提升機。

2.4 按井筒的傾角分

按照井筒傾角的大小可以將提升機分為立井提升機及斜井提升機兩種形式。在立井提升時，主要是采用箕斗及罐籠等提升容器。而在斜角提升時，則多以礦車或是斜井箕斗作為提升容器。當井筒傾斜角在25°以下時，多采用串車提升，而井筒傾角25°～35°之間時，則采用箕斗來進行提升。近年來，隨著科學技術的快速發展，在當前一些大型斜井提升中，多以膠帶輸送機為主。而且提升機科技含量不斷提升，無論是技術、工藝還是材質都具備先進性的特點，當前提升設備體積不斷縮小，重量不斷減輕，但其效率及安全性不斷提升，運行更為精準，自動化水平更高。

3 變頻調速技術在提升機中的應用分析

在礦井提升機中應用變頻調速技術，可以對井下不同的電網具有較好的適應性。有利有提升機控制性能的提升，在電網波動下不會對提升機負載提升帶來影響，對提升負載能力的提高具有極其重要的意義，而且能夠增大啟動力矩，對電機軟啟動的實現奠定了良好的基礎。

3.1 直流制動作用

礦井由于具有較大的深度，這就使提升機慣性滑行的減速度會相當小，從而導致減速時間較長，對生產率帶來較大的影響，針對于這種情況，可以采用在減速時采用直流制動方式。利用變頻調速技術可以在提升機停止工作時可靠地閘住提升機，確保其實現正常的停車。而且在減速階段下放重物時，變頻器會參與到提升機的控制中來，確保重物停止在中間位置。特別是在發生緊急事故時，能夠迅速閘住提升機，不會導致溜勾現象發生。

3.2 S形速遞曲線

礦井提升機過程必須要求平穩、安全、可靠，在副井提人時還應保持礦井上下人員的舒適感。梯形速度圖是我國提升機運行中廣泛采用的一種速度圖。變頻調速技術應用于礦井提升機中，能使提升機連續、平滑的運行，形成S型速度給定曲線。并且通過修改有關提升控制參數，無論是加速啟動段，還是減速制動段，都能夠實現較為復雜的控制措施。采用變頻調速技術，不僅使提升機控制系統可靠的工作，而且基本不用維護。

3.3 節約資源

一是輸出功率連續調節，實現了動機無級調速；二是提升機動力制動采用硅或可控硅整流電源裝置。采用該裝置的動力制動與采用機械或電動機-發電機組制動的方式相比，前者具有既能節電，又能使提升機制動準確可靠、跟隨性能好的優點；三是提升機采用低頻發電機組實現箕斗提升自動化，縮短了提升周期，提高了提升能力，達到節約用電的目的；四是穩壓性能好。提升機在額定功率下運行，變頻器保證了電動機在額定電壓下運行，避免了因電壓高（低）對電機所造成的危害。

4 結束語

變頻調速技術在礦井提升機中進行應用，確保了控制的準確性和可靠性。而且在科學技術快速發展的新形勢下，變頻調速技術在礦井提升機中進行應用具有普遍性，使礦井在生產過程中節約了大量的人力和物力，有利于礦井生產企業經濟效益的提高，對煤礦行業的健康發展具有極其重要的促進作用。

參考文獻

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