淺談變頻調速技術在煤礦斜井提升機的應用

湖南鐵道職業技術學院 段樹華

淺談變頻調速技術在煤礦斜井提升機的應用

湖南鐵道職業技術學院 段樹華

21世紀是工業化時代，工業生產中電動機的應用不可避免。無論是直流電動機還是交流電動機，單一的運轉速度已經不能適應生產需求。隨著人們生活水平逐漸提高，在追求高品質的生活的前提下，相對應的對于各種電動機的性能要求越來越高，快速已經不再是人們最看重的特性，穩定和安全才是人們在生產生活中所追求的，變頻調速技術讓一切都變成現實。隨著變頻調速技術的發展，電動機能夠實現平穩啟動，安全運行。煤礦斜井提升機就是利用了這一技術，讓設備運行得更加穩定、更加安全。

變頻調速技術；煤礦斜井提升機；具體應用

1 前言

礦井提升機的應用相當廣泛，可以用在煤炭、金屬、化工等豎井、斜井系統中來提升礦井中的物料和一些機器設備等。一般來說，礦山的開采都是需要24小時連續運轉的，對于電動機的性能要求較高，當然，對于這種電動機，速度已經不再是第一要求，穩定和安全顯得更為重要。作為煤礦斜井提升機，一般會有專門的變頻器來控制固定的提升電動機的運轉，此類變頻器可以設置速度運行曲線，把信號傳給控制器，告訴控制器電動機在何時以什么樣的速度運行，從而保證了電動機在啟動時能夠安全啟動，平穩運行，在要求加速的地方加速，要求減速的地方減速。

2 變頻調速技術背景

變頻調速技術的發展與電力電子技術、計算機技術、自動控制技術的發展息息相關。它主要是利用電力半導體所具有的通斷作用，使工頻電源改變為可以控制的其他頻率進而改變電機中的電頻率來進行調速的。目前，變頻技術已經應用于各行各業，我們所熟知的變頻空調就是應用之一，它主要是利用了變頻節能這一優點，隨著科技發展越來越快，能源消耗也逐漸增加，而變頻技術的發展解決了能源的高消耗問題。其次，對于調速性能來說，高精度，寬范圍也是變頻調速技術令人著迷的兩大主要優點，不僅節能，而且經濟，適用于各行各業。為了滿足不同的客戶需求，各種不同性能的變頻器應運而生，其內部會有專門的模塊化設計，因此，環境適應能力較強，集成化程度較高，結構相對來說變得簡單，維護起來也更容易，經濟效益提升的同時提高了設備的工作效率。

3 煤礦斜井提升機

3.1 煤礦斜井提升機的特點

煤礦斜井提升機是恒速負載運行的，即提升機進行工作的時候，速度不會發生相應的改變，因此，需要很好的穩定性。但是，實際在運送材料或者設備時，負載電阻可能會發生扭轉變化，穩定性相對較差，而變頻技術正好能解決這一點。利用變頻驅動系統中的矢量控制，該控制具有高速狀態下性能好和低速狀態下長期運行的特點，而且通過速度反饋，能夠在變頻器設定好的速度曲線下自動調節，確保了整個運輸線安全可靠。隨著變頻調速技術的發展，電動機能夠實現平穩啟動，安全運行。煤礦斜井提升機就是利用這一技術，讓設備運行得更加穩定、安全。

3.2 變頻調速的特點

煤礦提升機需要達到軟啟動和多電機驅動下的功率平衡，在變頻器驅動下，電機能夠實現軟啟動，使輸出功率處于穩定狀態。變頻器大多是半導體電子器件的集成，其壽命依靠電子壽命來決定。根據設定好的平滑的速度曲線進行軟啟動，不會出現沖擊幅度過大導致設備出現損壞，檢修量減少，維護成本降低。在煤礦提升設備上應用變頻調速技術后，不但能使提升機的運行更安全平穩、易控制，而且還可顯著節能。國家大力提倡可持續健康發展戰略，該技術的應用正是響應了國家煤礦節能降耗發展的號召，有利于實現煤礦的可持續健康發展，因此變頻調速技術在煤礦提升設備中值得推廣與應用。

4 展望

強弱電結合、機電一體化是變頻調速技術的特點。在功率級的控制下可以解決高電壓、大電流方面的技術問題和新型電力電子器件的應用技術問題，控制級部分是要解決數字化控制的硬、軟件開發問題。鑒于這兩方面，未來變頻調速技術的發展方向主要有以下兩點：

（1）各種控制方法和控制策略的進一步發展，提高變頻調速性能。

（2）提高變頻器的功率因數，減少電網側和負載側的諧波。

大功率電子元器件的出現為交流變頻技術的發展打開了新世界的大門，總體上來說，近年來我國在變頻技術硬件上取得了巨大的進步。隨著電力電子器件的升級及控制技術的發展，變頻調速技術發展越來越成熟，雖然目前為止國外的變頻調速技術仍然比中國先進，國產變頻器的性能在精度上和穩定性上沒有國外的變頻器可靠性能好，但是在很多企業的研究開發下，相信不久之后，中國市場的變頻調速技術將會走上全世界。

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段樹華，男，1977年出生，湖南省株洲市人，碩士，副教授，研究方向：電氣控制技術。