變頻技術(shù)在煤礦豎井主提升絞車的應(yīng)用探討

余洋

摘要：主提升絞車是煤礦生產(chǎn)中的常用設(shè)備，其在整個(gè)生產(chǎn)體系中占據(jù)著不可替代的作用價(jià)值。在煤礦豎井主提升絞車中引入變頻技術(shù)可以有效提高主提升絞車在礦井運(yùn)作中的精準(zhǔn)度和可靠度，降低故障發(fā)生率，減少制動(dòng)損耗。

關(guān)鍵詞：變頻技術(shù);煤礦豎井;主提升絞車;技術(shù)應(yīng)用

引言：

目前，國(guó)內(nèi)的煤礦豎井主提升絞車最常用的控制方式是電控，這一方式的弊端很顯現(xiàn)，即存在準(zhǔn)確性低和維護(hù)成本高等問題，這些問題對(duì)煤礦安全生產(chǎn)和持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生了諸多不利影響，必須通過對(duì)設(shè)備進(jìn)行升級(jí)才能有效解決這一問題。為從根本上解決這一問題，依靠變頻技術(shù)對(duì)主提升絞車進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)成為了一種有效途徑。因此，通過對(duì)變頻技術(shù)的應(yīng)用研究，對(duì)于提高煤礦生產(chǎn)效率具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

一、變頻技術(shù)的應(yīng)用系統(tǒng)組成

（一）主控臺(tái)

主控臺(tái)是操控主提升絞車的主要設(shè)備，其由顯示器、主控制器和輔助回路構(gòu)成。作為主控制器的核心零部件，PLC將接收到的各項(xiàng)信息加以計(jì)算和分析，并將分析出的最終結(jié)果輸出到顯示屏，操作人員通過查看顯示屏上的信息選擇對(duì)應(yīng)的操作方式。專業(yè)人員發(fā)出指令，并操作主提升絞車完成啟動(dòng)和加速等一系列常規(guī)操作。[1]

（二）電源柜

顧名思義，電源柜是主提升絞車的主要電力來源。考慮到礦井生產(chǎn)的基本需求，一般為雙電源、單母線結(jié)構(gòu)。電源柜的電力來源于地面變電站，并同時(shí)與多個(gè)母線段進(jìn)行連接。這種連接方式具有一定的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，可以在線路發(fā)生故障問題時(shí)，選擇其他母線段進(jìn)行連接，從而保證電源柜的電力供應(yīng)，避免主提升絞車在運(yùn)行過程中因電力中斷而停止運(yùn)行。

（三）變頻控制柜

變頻控制柜是變頻技術(shù)的控制設(shè)備，其中最為關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)是變頻器。變頻器主要用于調(diào)節(jié)電機(jī)，決定著變頻技術(shù)的綜合應(yīng)用質(zhì)量。

二、變頻技術(shù)的應(yīng)用原理

系統(tǒng)的主回路是由制動(dòng)電阻、進(jìn)線電抗器和進(jìn)線斷路器等組成。進(jìn)線斷路器為其提供電源。一般情況下，變頻器需要與進(jìn)線電抗器相互連接，其作用在于控制諧波。因?yàn)樽冾l技術(shù)在保持低速運(yùn)行狀態(tài)下會(huì)產(chǎn)生一定量的諧波，一旦諧波量超過了安全范圍，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的能耗大幅度提升，故設(shè)備的使用壽命與穩(wěn)定性均會(huì)受到不同程度的影響。而在進(jìn)線端安裝電抗器之后，變頻器所產(chǎn)生的諧波可以得到有效控制，諧波自身對(duì)于供電回路的負(fù)面影響可以在最大程度上得到控制。

礦井主提升絞車在提升重物時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)尤其是抱閘系統(tǒng)在剎車環(huán)節(jié)損耗較多，進(jìn)而增加了維護(hù)次數(shù)和成本。從某種角度來看，剎車行為本身就會(huì)對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成負(fù)面影響，輕則導(dǎo)致運(yùn)行遲緩、運(yùn)行數(shù)據(jù)異常，重則會(huì)中斷主提升絞車與操控系統(tǒng)之間的連接，導(dǎo)致主提升絞車處于失控狀態(tài)。而在使用變頻技術(shù)之后，制動(dòng)方式轉(zhuǎn)變成為了能耗制動(dòng)，即常規(guī)制動(dòng)通過控制能耗供給來緩慢完成，緊急制動(dòng)再采取抱閘制動(dòng)方式。這也意味著主提升絞車在制動(dòng)時(shí)不會(huì)造成較大的機(jī)械沖擊波，可以在保證運(yùn)行流暢性的基礎(chǔ)上，保證制動(dòng)效果，避免因?yàn)橹苿?dòng)幅度過大而造成損耗的增加，同時(shí)顯著地減少了設(shè)備的磨損程度。[2]

變頻控制臺(tái)所使用的控制方式為觸摸式控制，顯示屏自身具有觸摸參控功能。顯示屏中所顯示的數(shù)據(jù)主要以工況、運(yùn)行速度為主，并能夠?qū)崟r(shí)反映監(jiān)控系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容，確保操控人員可以通過數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)運(yùn)行影像資料來對(duì)主提升絞車運(yùn)行情況的監(jiān)測(cè)。考慮到實(shí)際操作需求，除了可以通過控制臺(tái)進(jìn)行控制之外，工作人員也可以通過操作手柄按鍵就能完成對(duì)礦井主提升絞車的遠(yuǎn)程操作。變頻技術(shù)的應(yīng)用將主提升絞車的全部電子元件與PLC控制模塊相互連接，這也意味著工作人員能夠?qū)崟r(shí)掌握主提升絞車各個(gè)部分的運(yùn)行狀況，如變頻器、油壓、電機(jī)溫度等，所有監(jiān)控項(xiàng)目均可以通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的形式呈現(xiàn)在控制臺(tái)上。一旦PLC模塊發(fā)現(xiàn)主提升絞車的某一部分存在故障問題時(shí)，可以在短時(shí)間內(nèi)確定故障位置，通過顯示屏和指示燈兩種方式將故障信號(hào)傳遞給工作人員，并自動(dòng)減緩主提升絞車的運(yùn)行速度，保持安全的運(yùn)行狀態(tài)。為了減少操作失誤現(xiàn)象的影響，變頻系統(tǒng)還具有系統(tǒng)互鎖和保護(hù)自鎖的功能，從而有效規(guī)避人為操作失誤、系統(tǒng)誤動(dòng)等現(xiàn)象所造成的負(fù)面影響。[3]

三、注意事項(xiàng)

（一）注意變頻器容量的選擇

在變頻操作時(shí)，供電頻率也處于動(dòng)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)，為保證變頻技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用效果，需要依據(jù)主提升絞車的實(shí)際性能個(gè)選擇變頻器容量，即電機(jī)額定電流和功率低于變頻器額定電流和功率。

（二）諧波的抑制吸收

第一，安裝合適的電抗器。變頻器的的進(jìn)線端需要設(shè)置電抗器，從而達(dá)到吸收諧波的效果和目的。電抗器的規(guī)格應(yīng)當(dāng)滿足變頻器的基本標(biāo)準(zhǔn)，且要兼顧二者之間的兼容性問題，避免彼此沖突而影響實(shí)際運(yùn)行效果。

第二，保證變頻器正確接地。變頻器在接地操作時(shí)需要使用專用線路，且相鄰設(shè)備的接地操作應(yīng)當(dāng)與其保持安全距離，避免互相干擾。

第三，在不影響實(shí)際需求的前提下縮短線路長(zhǎng)度。縮短線路長(zhǎng)度可以有效提高變頻操作的靈活性與可靠性。若變頻器需要使用單獨(dú)信號(hào)線和電源線時(shí)，需要避免各類線路的相互交叉。若因條件限制必須線路交叉時(shí)，則應(yīng)當(dāng)給予垂直較差處理措施。

四、結(jié)語(yǔ)

綜合來看，變頻技術(shù)在礦井主提升絞車中的應(yīng)用具有較為明顯的實(shí)用價(jià)值，其能夠達(dá)到提高控制精度、提升工作效率、減少能耗和損耗的效果。因此，煤礦企業(yè)需要依據(jù)礦井生產(chǎn)的實(shí)際需求，逐步加大變頻技術(shù)的適用范圍，全面提高礦井生產(chǎn)的現(xiàn)代化程度，保證生產(chǎn)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]趙華龍. 變頻技術(shù)在煤礦豎井主提升絞車的應(yīng)用分析[J]. 機(jī)電工程技術(shù)， 2019， 48（9）：224-225.

[2]蔣光聰. 變頻技術(shù)在煤礦豎井主提升絞車的應(yīng)用[J]. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)， 2018， 15（33）：87-88.

[3]陳欣. 淺談PLC變頻技術(shù)在礦井提升絞車中的應(yīng)用及維護(hù)[J]. 中國(guó)科技博覽， 2010（23）：319.

（中煤新集劉莊煤礦東區(qū)固定隊(duì) 安徽 阜陽(yáng) 236200）