變頻調速技術在副斜井提升機上的應用

張魯　孔祥生　吳印虎

摘要：變頻調速技術應用在副斜井提升機中能有效保證提升機可靠、準確、安全運行，確保煤礦的安全生產。文章從變頻調速技術的原理談起，介紹了變頻調速技術的發展，重點論述了變頻調速技術在副斜井提升機的應用，為煤礦提升系統改造發展提供了一定的借鑒經驗。

關鍵詞：煤礦；變頻調速技術；副斜井；提升機；提升系統改造 文獻標識碼：A

中圖分類號：TD55 文章編號：1009-2374（2015）23-0161-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.23.081

斜井提升機隔爆兼本安四象限變頻調速控制裝置，主要是利用裝設在隔爆箱體內的四象限交-直-交變頻器對提升電機進行正、反向控制，實現提升電動機的啟動、調速和制動。調速范圍廣、精度高，高效節能，安全可靠。

1 變頻調速技術的原理

完善副斜井提升絞車電控系統技術，以變頻調速改變固有的轉子回路電阻調速。防爆絞車四象限變頻調速設備是其變頻調速的設備，借助先進的交-直-交無速度傳感器矢量控制技術，從而實現理想的絞車調速精度和調速性能，并且便于維護、穩定、安全，應用年限長。對以往出現較多故障率的凸輪控制器進行換向，以可逆開關換向取代，從而使故障的出現減少。對動力制動進行代替，在提升絞車下放重物的情況下，變頻器可以自動地為供電電網發電，這能夠確保電動機的發電反饋制動狀態，改善了下放操作過程中的制動調速性能，從而使下放的安全性大大提高，并且節省了大量的電能。在進行改進之后，安全保護裝置日益健全，設計也樣式繁多，以計算機控制電機的正反轉以及借助無觸點控制的保護更加穩定和安全。

2 變頻調速技術的發展

2.1 應用電力電子器件

決定變頻器性能的根本在于電力電子器件，晶閘管是早期應用的，因為其屬于半控器件，要求換相回路，之后被全控器件代替。當今的全控型器件不但能夠自行開關，而且還能夠使功率提高，且可以使變頻器的一系列功能健全。

2.2 應用線路結構

應用線路結構是由線路與元器件連接而成的變頻設備，在20世紀90年代之前，大多是由模擬電路分立元器件組合而成的線路，僅僅具備很少的集成塊與數字電路。之后逐步增加了規模較大的集成數字電路，在20世紀末期的時候，實現了全面的數字化。矢量控制、SPWM波形形成、逆變器、整流器等都實現了集成，為此，設備的體積日益變小，而大大地提升了其穩定性。

2.3 應用計算機

在20世紀90年代之后，變頻器行業與結構當中應用計算機，計算機具備一系列的功能：（1）對一些模塊的功能進行代替，如生成SPWM波形，實時地計算矢量控制；（2）實施運行控制，如制動、正反轉、加減速、開機停機等；（3）智能化以及一系列保護的實現，如自動診斷與監控。總之，電氣裝置和模塊跟計算機相配合，實施通信、控制、協調等變頻調速的一系列功能，變成了系統的中樞，且日益發展為網絡化。

3 變頻調速技術在副斜井提升機上的應用

3.1 選用提升機變頻器容量

在選定電動機額定值之后，需要對一定的變頻器容量進行選擇。為了有效地體現電動機的負載能力，使起重裝置的安全性提升，借助專門的提升機變頻器實施控制。變頻器讓電機系統有著超大的過載能力，因為普遍變頻器的過載能力一般，瞬態過載力矩也一般，為此，需要使適配的變頻容量提升，進而使電機與變頻器的瞬時力矩與低速力矩提升。為此，只要提高變頻器的容量，也就是提高變頻器電機的瞬時過載能力，根據設定的電機容量，過載保護就可以實現需要。為此，需要提高變頻器的容量等級。

3.2 提升機的變頻調速

在提升機系統的應用當中，變頻器重點實施行程變頻調速運行、恒減速變調速停車以及恒加速變頻調速啟動。通過使電機輸入電源的頻率得以改變的變頻調速對電機的轉速進行調節，為此，具備非常寬的調速范圍，通常的主頻器都能夠實現0～400Hz的頻率調節，通常是0.01Hz的頻率調節精度，能夠有效地實現提升機恒減速與恒加速等無極調速的需要。為此，借助變頻調速器之后，電機能夠進行真正的平滑調速與軟啟動。跟轉子串電阻調速不同，變頻器調速使轉差率降低，且使電路功率因數提高，能夠恒轉矩輸出，在轉速的改變下，輸出功率也會發生改變，因此，其具備理想的節電效果。另外，變頻器還能夠借助軟件改變上下限頻率、目標頻率、加減時間、輸出轉矩等，變頻器也有著非常大的兼容性，且結合應用的需要設置參數和組合功能。變頻器也能夠借助端子排進行控制，進而多段速度地控制行程，能夠靈活地調節變頻器恒減速與恒加速調速的過程，如此調速有利于避免提升機的脫軌、過放、過卷。

3.3 提升機的操作控制

操作控制重點實施緊急抱閘制動、下降啟動、提升啟動等的控制，“緊急制動”的重點是對出現不正常情況下的抱閘制動與變頻器停止等進行控制，“下降啟動”操作控制變頻器的反轉運行，通過行程控制器下降的形成控制實現下降過程。“提升啟動”操作控制變頻器的正轉，通過行程控制器的提升行程控制實現提升

過程。

3.4 提升機的制動控制

安全地應用提升機，務必具備理想的制動控制與制動系統，通常實施抱閘制動與能耗制動相統一。能耗制動重點通過提升機的慣性在下降與減速的時候形成的再生能量實施制動，變頻器借助能耗單元進行能耗制動，這種形式是軟制動的，可以有效地避免快速下滑與機械沖擊。為了避免滑車事故的出現，通過抱閘來抱死制動提升機，這種方式通常應用于停車的情況下。在運行到停車位的情況下，行程控制將對變頻器發出停車信號，并且向抱閘制動器發出抱閘控制信號，進行抱閘制動，在出現脫軌事故的情況下，實施緊急抱閘制動的操作

控制。

3.5 提升機的行程控制

提升機的行程控制劃分為兩個過程的行程控制：一個是反向下降過程；一個是正向提升過程。行程控制的重點是劃分提升機的升降為異樣的行程區間，結合每個行程區間的現狀，能夠借助異樣的變頻調速對提升機的升降速度進行控制，行程控制不但對提升機升降過程的變頻調速實施控制，而且還對提升機的制動與停車過程進行控制，行程控制可以有效地避免提升機的翻車等事故的出現，尤其適用在具備叉道與彎道的斜井。行程控制是結合提升機的升降地點進行控制，行程控制轉化行程地點為開關信號，借助變頻器控制端子實施多段速的變頻控制、制動控制以及停車控制。

3.6 調速控制的技術

能夠將傳統意義上的速度控制策略應用于變頻調速控制的提升機械，依舊能夠應用凸輪控制器，檔位的不同給出了多級速度指令、下降方向指令、上升方向指令等，向變頻器控制端輸入來進行調速和控制方向。當今業已推出了提升變頻專用控制器，從而能夠使設計控制系統簡化，降低故障發生率。

4 結語

總之，副斜井提升機應用智能變頻調速技術，調速范圍廣、精度高、操作方便、高效節能，是目前煤礦井下斜井提升機理想的控制系統。變頻器控制后，檢修十分方便快捷，系統保護齊全，能保證在各種工況安全下可靠運行，滿足了準采高支架運輸的需要，為礦井井下提升系統改造提供了一定的借鑒經驗，具有較高的推廣應用價值。

參考文獻

[1] 礦井提升機故障處理及技術改造編委會.礦井提升機故障處理及技術改造[M].北京：機械工業出版社，2005.

[2] 張忠旭.機械設備安裝工藝[M].北京：機械工業出版社，2004.

作者簡介：張魯（1983-），男，山東曲阜人，山東裕隆礦業集團有限公司唐陽煤礦機電科技術員，助理工程師，研究方向：煤礦機電。

（責任編輯：蔣建華）endprint