變頻器在斜井架空乘人裝置中的應(yīng)用

李曉飛

（山西高平科興前和煤業(yè)有限公司，山西 晉城 048400）

1 概述

該煤礦是以山西省高平市科興集團(tuán)股份有限公司為主體公司的一個煤礦企業(yè)，地處高平市區(qū)西南，行政隸屬于馬村鎮(zhèn)，是一個設(shè)計能力為120萬t/年的改擴(kuò)建礦井。其開拓方式為斜井開拓，主斜井主要用于入井人員上下，長388 m，坡度為22°。根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》第三百六十五條規(guī)定：人員上下的主要傾斜井巷，垂深超過50 m時，應(yīng)采用機(jī)械運送人員。

該煤礦于2006年引進(jìn)了湘潭市恒欣實業(yè)有限公司生產(chǎn)的RJY37-22/388型架空乘人裝置，實現(xiàn)了機(jī)械運送人員的目的。但經(jīng)過一段時間的實際運行后發(fā)現(xiàn)，該裝置在實踐過程中，存在一定問題，所以通過市場調(diào)查和理論論證，決定對其控制裝置進(jìn)行技術(shù)改造——利用變頻工作原理對架空乘人裝置的運行速度進(jìn)行控制，從而實現(xiàn)對架空乘人裝置的重載軟啟動、軟停車，以達(dá)到安全、高效、平穩(wěn)運行的目的。

2 架空乘人裝置的工作原理及存在的問題

2.1 工作原理

架空乘人裝置是將閉合鋼絲繩安裝在驅(qū)動輪、托繩輪、壓繩輪、迂回尾輪上，并經(jīng)尾輪部分的重錘張緊裝置拉緊后，依靠鋼繩和驅(qū)動輪的摩擦力，通過驅(qū)動裝置的電動機(jī)輸出的動力，帶動減速機(jī)上的驅(qū)動輪，來帶動鋼絲繩做循環(huán)無極運動。乘人吊椅則通過抱索器與鋼絲繩機(jī)械鎖緊，在運行的鋼絲繩上，隨鋼絲繩的循環(huán)運行做上行或下行，從而實現(xiàn)輸送人員的目的。

2.2 存在的問題

該企業(yè)每年都迎接大量的外來人員到礦參觀學(xué)習(xí)和檢查，在出入井乘坐架空乘人裝置時，由于乘人吊椅一直處于運動中，而部分人員不熟悉其操作性能，極易造成人員摔倒或乘坐困難，給安全管理埋下了隱患。同時，架空乘人裝置在直接啟動時，瞬間會增大所用鋼絲繩的動張力，縮短鋼絲繩的使用壽命，乘人吊椅也會因突然受力而增大擺動幅度，給架空乘人裝置的安全運行帶來隱患。綜上所述，為了能夠更好地確保其安全高效運行，就必須得降低架空乘人裝置無人乘坐時的運行速度，使其達(dá)到有載加速、空載降速，以及重載軟啟動、軟停車，并能根據(jù)實際情況靈活調(diào)速，達(dá)到安全、高效運行的目的。

3 解決方案

根據(jù)本單位實際情況，最后選用BPJ1-160/660（380）型變頻器對架空乘人裝置的運行速度變化進(jìn)行有效控制。這在確保了架空乘人裝置安全高效運行的同時，也為企業(yè)的節(jié)能降耗起到了一定作用。

3.1 變頻器工作原理

變頻器是在控制過程中改變輸出電源的頻率和電壓，從而實現(xiàn)對電動機(jī)的速度控制。本次技術(shù)改造中所選用的變頻器是以控制頻率為目的，也是作為電機(jī)調(diào)速設(shè)備中的優(yōu)選設(shè)備。變頻器控制有兩種控制方式：即V/F控制和矢量控制。V/F控制多用在水泵、風(fēng)機(jī)等不需要很大起動轉(zhuǎn)矩的工作場所；矢量控制多用在提升機(jī)、皮帶機(jī)等重載起動需要很大的起動轉(zhuǎn)矩的工作場所。它可改善電機(jī)在低速時轉(zhuǎn)矩的不足，即使在低速工作時，也能輸出足夠的轉(zhuǎn)矩。本企業(yè)架空乘人裝置技改所用變頻器為矢量控制方式，采用二極管整流，并用最新的IGBT功率器件組成逆變器，由交流整流成直流，經(jīng)濾波電容后進(jìn)入功率模塊的輸入端，逆變?yōu)檫m當(dāng)頻率相位和電壓的交流電壓，給驅(qū)動電動機(jī)供電，從而達(dá)到控制運行速度變化的目的。又因變頻器的輸入電壓在零至額定電壓之間，輸出頻率在0～50 Hz之間變化，因此，可以通過時間控制來實現(xiàn)重載軟啟動、軟停車等的實際功效。

3.2 速度變化比較

架空乘人裝置原來的正常運行速度是1.2 m/s，這對熟悉其操作性能的下井人員來說也很方便，但是對于偶爾來的外來人員或不經(jīng)常下井的人員來說，乘坐時就會感到困難。在通過技改后，面對此種情況，架空乘人裝置的管理人員可以通過BPJ1-160/660（380）型變頻器上的手動旋轉(zhuǎn)開關(guān)來選擇不同的運行速度（變頻器上可以調(diào)節(jié)的速度有 5 種：1.2m/s、1.0m/s、0.9m/s、0.7m/s、0.5m/s），并可以通過與變頻器相配套的KXA-1型本安控制顯示臺，顯示出當(dāng)前的速度值而便于操作。

通過技術(shù)論證和實際操作，本企業(yè)選用0.7 m/s的速度作為對不熟悉操作性能等人員入井時乘坐的最佳運行速度，在原來1.2 m/s的速度上降低了41.7%，平緩的運行速度更加方便了人員乘坐。

另外，變頻器投入使用后，架空乘人裝置在啟動時通過8 s的時間，使速度由零逐漸達(dá)到正常運行的1.2 m/s，大大減少了直接啟動時對鋼絲繩的動張力，也使架空乘人裝置的吊椅擺動幅度降低到最小，達(dá)到了重載軟啟動、軟停車的目的，為其安全高效運行提供了可靠的技術(shù)保障。

4 結(jié)束語

本企業(yè)的技術(shù)人員經(jīng)過多次到外單位學(xué)習(xí)和技術(shù)論證，再變頻器在本企業(yè)的主斜井架空乘人裝置中得到了很好的應(yīng)用，運行已有兩年多的時間。通過該技術(shù)的使用，大大降低了鋼絲繩的動張力，延長了使用壽命，實現(xiàn)了架空乘人裝置的軟啟動和軟停車，徹底解決了乘坐時的不安全因素，消滅了事故隱患，為安全運行奠定了基礎(chǔ)。