變頻技術在礦井提升機中的應用

摘 要：在礦井生產作業過程中，變頻技術礦井提升機可以在極為復雜繁重的工作環境內實施運行作業，并且該項機械設備穩定性能好，而且運行安全可靠。以往傳統提升機在礦井應用作業時，調速系統不靈活，安全性能較差，缺乏穩定性，工作效率極低等諸多問題因素。隨著科學技術飛速發展，礦井提升機中加入變頻技術可以有效改善電壓穩定性，提升工作效率，為礦井企業獲取巨大經濟效益。為此，本文將以傳統調速控制技術存在的問題為入手點，淺析闡述變頻技術優勢以及變頻技術在礦井提升中應用。

關鍵詞：變頻技術;礦井提升機;應用

礦井提升拖動裝置在應用過程中，對執行啟動、停止以及調速等技術要求相當嚴格，確保多有控制系統始終出穩定狀態。為了保證礦井提升機達到該項要求，就要保證整個礦井作業系統達到節能、可靠、安全。將變頻技術應用到礦井提升機當中，從而最大限度的降低控制系統調速運行時的熱能損耗，保證交流電處于無極速度調整狀態。

1 分析傳統調速控制技術的存在的問題

傳統礦井提升機主要是通過改變子串電阻的形式改變電流回路問題，以此提升電機旋轉速度，增加提升機調速。該種提升機在以往礦井生產作業中擁有巨大優勢，如機械設備較輕、維修比較方便以及機械設備造價費用較低等。隨著科學技術飛速發展，傳統調速控制技術優勢越發顯得微不足道。尤其對礦井外圍機械設備改造升級以后，傳統調速控制機械設備無法滿足生產作業需求。首先，傳統提升機在生產作業過程中，爬行速度較為緩慢，即便操作人員對其加減速度進行調整以后，速度已經無法匹配外圍機械設備需求，并且常常發生各種機械故障。其次，傳統提升機在啟動過程中，其機械內部的轉子串電阻耗能較大，容易損傷電子器件，造成不必要的能源浪費。

2 分析變頻技術在礦井提升機中的優勢

變頻技術其自身轉動性既滿足傳統調速轉速要求，又能保證系統在生產作業中的穩定性，就本企業來說，采用的兩套提升設備均是由瑞典ABB公司引進的提升設備，由于變頻技術在提升機中的應用，為提升機的安穩穩定性提供了更多保障。就本企業這兩部提升設備來說，采用的都是四繩落到摩擦式，其中一號提升機，其電機功率達1540千瓦，其最大提速也達到了8m/s，同時其滾筒直徑達到4m，最大提升重量達到26t，可以對較多的大型設備進行整體性提升，包括液壓支架等設備。同時，本設備還運用了DTC直接轉矩控制，在我國處于遙遙領先的地位，此外對于提升機的安裝來說，也處于國際頂尖水準。

對于2號提升機來說，其電機功率641kW，滾筒直徑2.5m，最大提升為4t，最大提速為5m/s，該機屬于直流驅動，對于副立井的提升來說，其運用的是PLC數控技術，可以進行自我調控與自我故障診斷，因此在國內外具有較強領先優勢。

同時，對于提升機的內部構造來說，可以通過外圍來有效控制變頻電路，減少對其他機械設備的影響。換句話說變頻技術是結合電力電子、微機控制、電氣控制以及傳動自動化結合在一起的新型技術。依照當前市場發展方向判斷，變頻技術將廣泛應用于更多技術領域。其中變頻技術優勢主要在于以下幾個方面：

2.1 啟動平穩

礦井機械設備的工作環境較為惡劣，這就使得電氣設備需要良好的機械性能。當前，大多數礦井電力系統經常因為長時間使用出現電路老化，系統性能低下等相關問題，并且傳統提升機在啟動過程中功率耗費較大，往往瞬間發生電流激增情況，致使原本陳舊老化的電線線路不堪重負，存在較大安全隱患，甚至還會燒毀其他設備的分線路，嚴重危及礦井企業人身財產安全。而變頻技術在啟動時，電流電壓不會發生較大變化，降低線路負荷，不影響其他機械設備，增加提升機運行的安全性，防止電機電路發生燒毀情況，確保外圍機械設備始終處于良好工作狀態。

2.2 調速性能良好

變頻技術主要是根據礦井提升機生產作業的實際情況以及電機負荷變化情況，對電機速度進行調整。調整以后工作模式能夠保證電機作業擁有良好的連貫與穩定性，減少電機損耗，保證調速系統的穩定性。在操作過程中只需借助參數設定，就能對其啟動加速、減速停止以及勻速運行等方式予以有效控制。通常該種變頻器在使用過程中很少發生故障，不需要經常進行保養維護。

2.3 降低能源消耗

礦井提升機加入變頻技術以后，能夠有效提升控制生產作業時間，減少低速爬行時間，并在此基礎上增加提升機循環次數。變頻技術通過適當調整以后，能夠對其參數頻率給予有效控制，保證電機物料流量達到最佳效果，這樣不但能減少能源消耗，還能降低提升機自身消耗，從而為企業節省大量不必要的能源花銷，提升企業經濟效益。

3 變頻技術在礦井提升機中的應用

本企業副立井井筒直徑達到8.2m，井深達589m，擔任全礦人員、設備、物料、矸石的提升及下放工作，其中副立井的提升系統裝備有提升機兩套，分別為1號提升機和2號提升機，1號提升機分別裝備1.5t的雙層四車加寬罐籠及雙層四車普通罐籠;2號提升機裝備平衡錘和對長材料進行下放的交通罐籠，單一性的水平提升可以達到558.9m，因此，如此高強度的提升任務，更需要變頻技術對提升機的質量進行保證。

具體來說，礦井井通常在提取重物時，其物理屬性為摩擦性。為了有效克服重物的摩擦性，使其始終保持恒久性轉矩作用力，保證提升方向永遠保持不變，需要提升機在向上爬行過程中，利用電機中電磁轉矩作用力來有效減少重物轉矩中的作用力，同時還要對摩擦產生的轉矩作用予以充分考慮。在通常情況下，在上述各種力的影響作用主要來自電機。也就是說，提升機以減速慢行的運動軌跡進行生產作業時，雖然不需要維持多少時間，但是提升機仍然繼續會在礦井井不斷提升自己的屬性。在此過程中，該階段的電機在工作時就會處于第二象限。倘若提升機在生產作業過程中遇到另一個重車，且兩車處于相向運動時，電機通常在這種工作模式中予以反方向運轉，此時電機工作狀態則是由第三象限到達第四象限。由此可見，電機運行到不同階段就會處于不同工作狀態。根據上述理論屬性研究發現，耗能制動機可以加重提升機對重力勢能的大量消耗，需要借助反饋機制來降低耗能。

礦井提升機要想保證變頻器安全穩定性，就要阻斷提升機中電子路線。通常提升機在常規工作狀態下，礦井企業需要對礦機底部與礦井井出口位置設置安全信號燈，只有這樣提升機才能在安全信號的指引下予以生產作業。提升機還可以通過自身的變頻控制系統對外圍機械設備予以指揮調控，并在此基礎上保證其外圍機械設備內部原有制動系統以及液壓機械制動系統，確保所有機械系統都能實現無縫對接控制。另外，變頻技術中的連續性調速還能增加測量儀器的精準度，以此確保提升機在日常工作中停止位置的精準性，使其在相對的封閉環境中能夠做出正確的信息反饋，以此保證礦井企業人民生命財產安全。

4 結語

綜上所述，變頻技術應用到礦井提升機當中以后，能夠有效解決傳統調速技術系統線路，確保其位置的精準性，降低電機線路系統存在的安全隱患，節約能源消耗等。隨著我國科學技術飛速發展，變頻技術在我國礦井企業中得到廣泛應用，有效提升礦井企業生產作業安全，確保人民生命財產不受侵害，降低安全事故發生率。為此，我國技術研究部門應對變頻技術予以深入研究，使其可以應用到更加廣泛的技術領域，繼而為我國礦井企業提供更多安全保障。

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作者簡介：

李媛媛（1990- ），女，籍貫：山西潞城，學歷：大學本科，2015年畢業于河南理工大學，職稱：助理工程師，研究方向：煤礦機電。