煤礦提升機變頻控制技術(shù)分析

黨佰川 鄭偉偉

（1.河南永錦能源有限公司 河南禹州 461670；2.河南永錦能源有限公司云蓋山煤礦一礦 河南禹州 461670）

一、礦井提升機轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速簡介

（一）轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速的基本原理

通常來說，礦井提升機都是采用轉(zhuǎn)子串電阻的方式來進(jìn)行調(diào)速控制，其主要是對電機工作電壓、電流的大小進(jìn)行控制從而實現(xiàn)運行調(diào)速，其工作原理如下所示。

電機啟動瞬間會產(chǎn)生較大的電流，給電機產(chǎn)生一定損傷。為了將啟動電流給電機帶來的損傷降到最低，則需要對啟動電流進(jìn)行逐步提升直至達(dá)到額定值為止。通過KM1、KM2、KM3這三個電磁繼電器分別對轉(zhuǎn)子上的R1、R2、R3電阻進(jìn)行控制，從而使啟動電流逐步提升到額定值。當(dāng)電機停止時，因為電機還在快速運轉(zhuǎn)中，則需要對其速度進(jìn)行逐步降低直至停止。通過KM3、KM2、KM1這三個電磁繼電器分別對轉(zhuǎn)子上的R3、R2、R1電阻進(jìn)行逐步接入，從而使電機工作電流逐步減小到零，以至電機轉(zhuǎn)動速度逐步減慢直至停止。需要著重注意的是，無論是電磁繼電器還是手動開關(guān)都可以對電阻的接通和移除制進(jìn)行控制。

（二）轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速的缺點

雖然通過轉(zhuǎn)子串電阻的方式調(diào)節(jié)速度操作簡單方便，但是缺點也很明顯，其主要表現(xiàn)在如下四個方面：第一方面無極調(diào)速無法實現(xiàn)，產(chǎn)生的系統(tǒng)沖擊載荷相對較大。因為和轉(zhuǎn)子相串聯(lián)的電阻是等級劃分的，所以導(dǎo)致電機在調(diào)速過程中產(chǎn)生的電流較大，從而對系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響，甚至有可能會發(fā)生安全事故；第二方面通過機械開關(guān)對調(diào)速進(jìn)行控制，因為電機頻繁地開啟、調(diào)速以及停止很容易造成開關(guān)磨損從而導(dǎo)致開關(guān)使用壽命相對較低；第三方面電能大量浪費，在控制電機調(diào)速運行過程中，因為電阻串聯(lián)在轉(zhuǎn)子上導(dǎo)致很多電能被浪費掉，從而在無形之中造成了成本增加；第四方面自動化控制無法得到有效實現(xiàn)，當(dāng)電機運行速度較小時，負(fù)載能力、啟動力矩都相對較小，以致提升轉(zhuǎn)矩大小無法得到保證。

二、礦井提升機變頻調(diào)速分析

因為轉(zhuǎn)子串電阻的方式調(diào)節(jié)速度缺點明顯，所以很多煤礦都開始陸續(xù)引進(jìn)變頻技術(shù)。當(dāng)變頻技術(shù)在礦井提升機上使用后，大家都能很明顯地感覺到煤礦自動化程度的提高。所以，變頻調(diào)速技術(shù)在礦井提升機上的應(yīng)用是很值得研究的。下面就是對變頻調(diào)速技術(shù)在礦井提升機上的工作應(yīng)用原理以及優(yōu)勢進(jìn)行詳細(xì)分析。

（一）礦井提升機的變頻調(diào)速原理

礦井提升機所使用的電機通常都是交流電機。一般來說交流電機都有2種常用調(diào)速方式，第一種是對電源頻率進(jìn)行改變；第二種是對輸入電流進(jìn)行改變。而變頻調(diào)速則是采用第一種方式通過改變頻率來對速度進(jìn)行調(diào)節(jié)。變頻電路的組成主要包含四大部分：第一部分整流電路；第二部分濾波電路；第三部分逆變電路；第四部分回饋單元。第一部分作用主要通過二極管完成交流電到直流電的轉(zhuǎn)換；第二部分作用主要通過電容、電感完成對直流電中的交流電過濾；第三部分作用主要通過晶閘管完成直流電到交流電的轉(zhuǎn)換。變頻調(diào)速的最重要內(nèi)容就是對調(diào)速控制信號的查找和獲取。

（二）礦井變頻調(diào)速的應(yīng)用效果

當(dāng)?shù)V井提升機采用變頻調(diào)速技術(shù)后，其優(yōu)勢也逐漸顯現(xiàn)出現(xiàn)。主要可分為如下三個：

第一，礦井提升機具有更高的自動化程度，在運行速度控制時，只需要通過程序就可對提升機速度進(jìn)行控制，使得操作性更加安全可靠，同時還可加強對提升機工作狀態(tài)的監(jiān)督。

第二，礦井提升機的工作狀態(tài)更加平穩(wěn)，首先，變頻電路對交流電中的諧波進(jìn)行充分過濾，從而避免了提升機的晃動；其次，無極調(diào)速得到有效實現(xiàn)，通過連續(xù)調(diào)節(jié)方式減小速度變化，從而降低系統(tǒng)所產(chǎn)生載荷沖擊以減輕對提升機損壞程度。

第三，系統(tǒng)故障率大幅降低。原有轉(zhuǎn)子調(diào)速方式是通過電磁繼電器、電阻以及機械開關(guān)等控制調(diào)速，因使用次數(shù)頻繁很容易導(dǎo)致開關(guān)磨損損壞，進(jìn)而導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生故障。但在采用變頻調(diào)速技術(shù)以后這些問題都得到有效解決，同時設(shè)備的維護(hù)量也得到了有效降低。

相比轉(zhuǎn)子調(diào)速而言，節(jié)能則是變頻調(diào)速絕對優(yōu)勢。變頻調(diào)速過程中，礦井提升機的電能都會被合理應(yīng)用，比如：提升機可以通過恒轉(zhuǎn)矩方式啟動，當(dāng)提升機停止工作時多余的電能會被回收。根據(jù)研究結(jié)果表明，變頻調(diào)速節(jié)能方面要遠(yuǎn)超過轉(zhuǎn)子調(diào)速。雖然提升機在進(jìn)行變頻調(diào)速設(shè)備改造時會花費大量資金和時間，但是，只要機器設(shè)備工作幾年這些改造成本就很容易收回。伴隨變頻技術(shù)的快速發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)成為礦井提升機的首要選擇。

三、結(jié)束語

作為煤礦掘采過程中常用的運輸設(shè)備，礦井提升機在頻繁調(diào)速運行的同時還要保證安全性。雖然傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子調(diào)速操作簡單快捷，但是電能損耗、穩(wěn)定性以及故障率方面都存在問題。所以，很多企業(yè)都在加快礦井提升機變頻技術(shù)使用進(jìn)程。通過變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用，不僅讓煤礦機械設(shè)備自動化程度得到有效提高，同時也讓煤礦企業(yè)能源損耗得到很大改善。