安全高效礦井提升系統(tǒng)交直流拖動(dòng)的利弊分析

許敦輝

（琿春礦業(yè)集團(tuán)，吉林琿春　133300）

安全高效礦井提升系統(tǒng)交直流拖動(dòng)的利弊分析

許敦輝

（琿春礦業(yè)集團(tuán)，吉林琿春133300）

介紹兩個(gè)年產(chǎn)180萬噸和一個(gè)年產(chǎn)240萬噸的大型礦井。提升方式為兩個(gè)斜井提升和一個(gè)立井提升。提升裝置7套，兩套采用交流拖動(dòng)，5套采用直流拖動(dòng)。本文介紹了礦井提升拖動(dòng)方式，通過對(duì)交直流特性、容量范圍對(duì)比，總結(jié)交直流拖動(dòng)的利弊，從而為安全高效礦井設(shè)備選型設(shè)計(jì)提供參考。

直流拖動(dòng)交流拖動(dòng)安全高效

1　機(jī)械性能分析

（1）直流電動(dòng)機(jī)特性：直流電動(dòng)機(jī)的人為機(jī)械特性曲線可知，電樞電壓改變了，但其機(jī)械特性斜率不變。電機(jī)正反向運(yùn)行，負(fù)荷越大，轉(zhuǎn)速n0-n就越大，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與負(fù)荷的大小均呈線性關(guān)系。上提重物時(shí)，電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)；下放重物時(shí)，電動(dòng)機(jī)處于再生發(fā)電狀態(tài)，再生發(fā)電的電能回饋給直流電源，電樞電流與電動(dòng)運(yùn)行時(shí)電樞電流相反，產(chǎn)生于運(yùn)轉(zhuǎn)方向相反的制動(dòng)力矩。調(diào)速的平滑性是指在一定的調(diào)速范圍內(nèi)，相鄰兩級(jí)速度變化的程度，用平滑系數(shù)表示。這個(gè)平滑系數(shù)愈趨近與1，調(diào)速的平滑性越好，最理想的是無極調(diào)速。直流電動(dòng)機(jī)具有較好的調(diào)速性能（圖1）。

圖1　直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)機(jī)械特征曲線

圖2　交流電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特征曲線

（2）交流電動(dòng)機(jī)特性1。從三相交流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性曲線可以看出，機(jī)械特性曲線不是一條直線。當(dāng)速度n在0和同步轉(zhuǎn)速n1的范圍內(nèi)，即電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速小于同步轉(zhuǎn)速時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速n同方向，都與同步轉(zhuǎn)速n1同方向，電動(dòng)機(jī)工作在電動(dòng)狀態(tài)。

當(dāng)速度n大于同步轉(zhuǎn)速n1，即電動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速大于同步轉(zhuǎn)速時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速n不同向，電磁轉(zhuǎn)矩T是制動(dòng)性轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)（圖2）。

2　提升電動(dòng)機(jī)容量

礦井提升選型設(shè)計(jì)的依據(jù)和主要內(nèi)容是根據(jù)礦井年產(chǎn)量、矸石年產(chǎn)量、入井材料、年日工作天數(shù)、提升高度、經(jīng)驗(yàn)提升速度等來計(jì)算確定合理提升量，從而校驗(yàn)提升電動(dòng)機(jī)容量的合理性、安全性、可靠性，以滿足安全高效。我集團(tuán)公司下屬三個(gè)礦都為大型礦井，要求的拖動(dòng)功率大。而交流異步電動(dòng)機(jī)單機(jī)功率一般小于1000kw以下，滿足不了需要，所以選用2臺(tái)才能達(dá)到要求。直流電動(dòng)機(jī)的容量最大的可以達(dá)到3000kw以上，減少了設(shè)備數(shù)量的投入和設(shè)備的維修量。

3　交直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)

（1）交流雙機(jī)拖動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)主要有四個(gè)方面，一是雙電動(dòng)機(jī)比同容量的單電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性小。二是在減速段用1臺(tái)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行動(dòng)力制動(dòng)，在爬行段用1臺(tái)電動(dòng)機(jī)制動(dòng)、1臺(tái)電機(jī)拖動(dòng)，可得到合成的低速爬行硬特性，爬行速度比較穩(wěn)定。三是輕載時(shí)，等速段可以用單電機(jī)運(yùn)行，調(diào)高了電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效率。四是當(dāng)有1臺(tái)電動(dòng)機(jī)發(fā)生故障時(shí)，可以限負(fù)荷采用單機(jī)運(yùn)行。缺點(diǎn)主要有三個(gè)，一是必須保證兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)是同型號(hào)同特性的電動(dòng)機(jī)，才能滿足負(fù)荷的分配。二是雖然交流拖動(dòng)采用了變頻調(diào)速系統(tǒng)，其控制性能已接近了直流拖動(dòng)系數(shù)。但又存在維修復(fù)雜和員工技術(shù)水平的矛盾問題。三是控制線路比較復(fù)雜、設(shè)備較多。

（2）直流單機(jī)拖動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)：主要優(yōu)點(diǎn)有三個(gè)方面，一是調(diào)速平滑，調(diào)速范圍寬，低速時(shí)也能穩(wěn)定運(yùn)行。二是較交流電動(dòng)機(jī)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大。三是能耗低。缺點(diǎn)是直流電機(jī)換向困難，還會(huì)產(chǎn)生火花，壽命短，要經(jīng)常維護(hù)。

4　結(jié)語

煤礦企業(yè)隨著開采、綜掘的普及，煤礦向一礦一面發(fā)展，設(shè)備向大型化、大功率方向發(fā)展。礦井提升對(duì)拖動(dòng)系統(tǒng)的基本要求是，拖動(dòng)功率要足夠大，生產(chǎn)效率要高，控制平穩(wěn)，安全可靠，操作簡便，自動(dòng)化程度高，易于維護(hù)等。總之，礦井提升控制系統(tǒng)必須適應(yīng)礦井生產(chǎn)的發(fā)展，否則就將成為制約礦井生產(chǎn)的瓶頸。

［1］韓文東.《礦井提升機(jī)拖動(dòng)與控制技術(shù)》.煤炭工業(yè)出版社.

［2］孫玉蓉.《礦井提升設(shè)備》.中國礦業(yè)學(xué)院.

［3］《煤礦工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》.中國計(jì)劃出版社.

2015-10-25

許敦輝（1964—），男，漢族，吉林省龍井縣人，八連城煤礦機(jī)電副總，1985年畢業(yè)于遼源煤炭工業(yè)學(xué)校，大專。現(xiàn)在吉林省琿春礦業(yè)集團(tuán)八連城煤礦從事機(jī)電技術(shù)管理工作，工程師。