礦井提升系統(tǒng)的應用與分析

賈 民,丁 輝,呂 亮

（銅川礦業(yè)有限公司金華山煤礦,陜西 銅川 727000）

1 礦井提升機的作用

在煤礦里礦井分為主井和副井，在主井和副井里都有提升裝備，他們的作用有著一些不同。主井是用于提升礦產(chǎn)品，副井的礦井提升機主要用于提升和下放設備、提升廢石、下放礦井輔助材料，以及升降人員之用。所以副井提升機的設計要有很高的要求。所以在設計的過程中要考慮到很多的安全因素。但總體設計上主井與副井提升系統(tǒng)還是有相似點的。

2 變頻器工作原理分析

變頻器首先是將固定頻率和電壓的交流電利用整流單元整流為直流電，然后再將直流電利用逆變單元變換為頻率和電壓可變的交流電，供用電設備使用。變頻器構成原理如圖1。

圖1

變頻電路種類繁多，其構成基本是由整流單元、濾波電路、逆變單元、驅動電路幾部分組成，交流輸入可以是單相的，也可以是三相交流電，具體根據(jù)使用范圍而定，整流單元可以是可控制的，也可以是不可以控制的，根據(jù)變頻器的工作方式而定。AC-DC-AC變頻電路采用先整流后逆變的電能變換方式，能夠靈活的改變輸出頻率，將輸出頻率提高到幾十千赫甚至幾百千赫。

逆變單元是變頻器的核心部件，其工作原理是利用雙向可控電力電子開關（電力場效應管MOSFET、可關斷晶閘管GTO、絕緣柵雙極型晶體管IGBT等）構成能夠改變負載電壓方向的電路，利用驅動電路按規(guī)律控制電子開關，切換輸出電壓方向，將整流后輸出的直流電能逆變?yōu)檩敵龅慕涣麟娔埽幸?guī)律的切換電子開關的周期便可改變交流電能的頻率，從面實現(xiàn)改變輸出電壓，控制電機速度可調，工作原理如圖2所示。

圖2 變頻器中逆變器的基本工作原理圖

逆變單元6個可控電子開關按照相差60度的順序導通，且每個開關的導通角為180度。而且任何時間都有3個開關處于導通狀態(tài)，電流變換在同一組的相鄰橋臂上進行，為180度導電型逆變器，穩(wěn)定性能較高，輸出電壓與負載的功率因數(shù)無關。

3 可編程序控制器PLC分析

可編程序控制器PLC是在繼電器控制技術的基礎上集成了微電子技術、計算機技術和自動化技術以及通訊技術發(fā)展形成的新型控制裝置，其特點是編程方便，可實現(xiàn)現(xiàn)場編寫或修改程序，調試方便，體積小，采用插件式結構，維修比較方便，可靠性能高于繼電器控制；根據(jù)工況所需，可實現(xiàn)個種功能方面的擴展，而且抗干擾能能力強，適應性強，應用靈活，性價比高，易于實現(xiàn)機電一體化。

4 礦井提升電控系統(tǒng)分析

4.1 提升TKD電氣控制系統(tǒng)特點

TKD電氣控制系統(tǒng)的速度控制是靠有級地切除轉子附加電阻，形成有級加速，運行極不平穩(wěn)。這種速度控制方式對提升機系統(tǒng)無論是機械還是電氣設備都會造成頻繁沖擊，從而縮短機械設備、電氣設備以及鋼絲繩的使用壽命，而且從用電方面考慮，TKD電控系統(tǒng)是有級地切除轉子附加電阻，耗能高；在運行時噪音大，控制電路相對復雜，極易出現(xiàn)故障。整個提升系統(tǒng)的維護、維修量比較大，維護費用高，存在諸多不安全因素，因此在提升機電控方面TKD電氣控制系統(tǒng)已經(jīng)被逐步淘汰。

4.2 提升變頻控制系統(tǒng)特點

隨著電力電子器件的快速發(fā)展，變頻技術在社會各種應用領域得到了廣泛的應用，在礦井提升系統(tǒng)中，無論是新建提升系統(tǒng)還是改造提升系統(tǒng)基本上變頻技術為首選。

變頻控制系統(tǒng)的速度控制是靠變頻器逆變單元采用可控晶閘管進行斬波控制，使輸出電壓為可變頻率的脈沖列，改變輸出電壓脈沖列的寬度，便可達到調節(jié)輸出電壓，輸出電壓改變了，電機速度相應的也就可變了。這種控制方式具有高轉矩、高精度、寬調速范圍等特點，且低速輸出轉矩大，過載能力強，結合PLC可編程控制技術基本上可使提升系統(tǒng)做到安全、高效運行。這種控制方式優(yōu)點頗多，電控電路集成化比較高，線路簡單，硬件機械觸點少，故障率低，保護功能齊全，維護方便；在整個運行過程中比較平穩(wěn)，無級調速，減少了機械的沖擊，延長了設備使用壽命，減少不安全因素，對礦區(qū)產(chǎn)生了非?？捎^的安全經(jīng)濟效益。

5 結束語

在礦區(qū)實踐應用過程中，變頻控制系統(tǒng)對于礦井絞車提升、皮帶運輸、水泵等方面使用效果顯著，對于大功率電機起動平緩，運行穩(wěn)定，而且控制電路相對簡單，便于維護，故障率低，已經(jīng)成為電力電子技術發(fā)展中最為活躍的部分。在雙電機拖動的應用場合中，其效果更為突出，可以很好的解決雙電機出力不均，功率不平衡的現(xiàn)象，延長用電設備的使用壽命。我相信隨著電力器件的快速發(fā)展，變頻技術會逐步成為工業(yè)控制技術的核心，有較好的發(fā)展前景，研究與分析變頻技術意義比較深遠。

[1]王整風.可編程控制器原理與實踐教程[M].上海交大出版社,2007.

[2]李賀.高壓變頻技術在礦井提升機中的應用[J].煤礦機械,2008.