淺談變頻調(diào)速技術(shù)在煤礦斜井提升機(jī)的應(yīng)用

湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院 段樹(shù)華

淺談變頻調(diào)速技術(shù)在煤礦斜井提升機(jī)的應(yīng)用

湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院 段樹(shù)華

21世紀(jì)是工業(yè)化時(shí)代，工業(yè)生產(chǎn)中電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用不可避免。無(wú)論是直流電動(dòng)機(jī)還是交流電動(dòng)機(jī)，單一的運(yùn)轉(zhuǎn)速度已經(jīng)不能適應(yīng)生產(chǎn)需求。隨著人們生活水平逐漸提高，在追求高品質(zhì)的生活的前提下，相對(duì)應(yīng)的對(duì)于各種電動(dòng)機(jī)的性能要求越來(lái)越高，快速已經(jīng)不再是人們最看重的特性，穩(wěn)定和安全才是人們?cè)谏a(chǎn)生活中所追求的，變頻調(diào)速技術(shù)讓一切都變成現(xiàn)實(shí)。隨著變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，電動(dòng)機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)平穩(wěn)啟動(dòng)，安全運(yùn)行。煤礦斜井提升機(jī)就是利用了這一技術(shù)，讓設(shè)備運(yùn)行得更加穩(wěn)定、更加安全。

變頻調(diào)速技術(shù)；煤礦斜井提升機(jī)；具體應(yīng)用

1 前言

礦井提升機(jī)的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，可以用在煤炭、金屬、化工等豎井、斜井系統(tǒng)中來(lái)提升礦井中的物料和一些機(jī)器設(shè)備等。一般來(lái)說(shuō)，礦山的開(kāi)采都是需要24小時(shí)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的，對(duì)于電動(dòng)機(jī)的性能要求較高，當(dāng)然，對(duì)于這種電動(dòng)機(jī)，速度已經(jīng)不再是第一要求，穩(wěn)定和安全顯得更為重要。作為煤礦斜井提升機(jī)，一般會(huì)有專(zhuān)門(mén)的變頻器來(lái)控制固定的提升電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，此類(lèi)變頻器可以設(shè)置速度運(yùn)行曲線，把信號(hào)傳給控制器，告訴控制器電動(dòng)機(jī)在何時(shí)以什么樣的速度運(yùn)行，從而保證了電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)能夠安全啟動(dòng)，平穩(wěn)運(yùn)行，在要求加速的地方加速，要求減速的地方減速。

2 變頻調(diào)速技術(shù)背景

變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展與電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)。它主要是利用電力半導(dǎo)體所具有的通斷作用，使工頻電源改變?yōu)榭梢钥刂频钠渌l率進(jìn)而改變電機(jī)中的電頻率來(lái)進(jìn)行調(diào)速的。目前，變頻技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于各行各業(yè)，我們所熟知的變頻空調(diào)就是應(yīng)用之一，它主要是利用了變頻節(jié)能這一優(yōu)點(diǎn)，隨著科技發(fā)展越來(lái)越快，能源消耗也逐漸增加，而變頻技術(shù)的發(fā)展解決了能源的高消耗問(wèn)題。其次，對(duì)于調(diào)速性能來(lái)說(shuō)，高精度，寬范圍也是變頻調(diào)速技術(shù)令人著迷的兩大主要優(yōu)點(diǎn)，不僅節(jié)能，而且經(jīng)濟(jì)，適用于各行各業(yè)。為了滿(mǎn)足不同的客戶(hù)需求，各種不同性能的變頻器應(yīng)運(yùn)而生，其內(nèi)部會(huì)有專(zhuān)門(mén)的模塊化設(shè)計(jì)，因此，環(huán)境適應(yīng)能力較強(qiáng)，集成化程度較高，結(jié)構(gòu)相對(duì)來(lái)說(shuō)變得簡(jiǎn)單，維護(hù)起來(lái)也更容易，經(jīng)濟(jì)效益提升的同時(shí)提高了設(shè)備的工作效率。

3 煤礦斜井提升機(jī)

3.1 煤礦斜井提升機(jī)的特點(diǎn)

煤礦斜井提升機(jī)是恒速負(fù)載運(yùn)行的，即提升機(jī)進(jìn)行工作的時(shí)候，速度不會(huì)發(fā)生相應(yīng)的改變，因此，需要很好的穩(wěn)定性。但是，實(shí)際在運(yùn)送材料或者設(shè)備時(shí)，負(fù)載電阻可能會(huì)發(fā)生扭轉(zhuǎn)變化，穩(wěn)定性相對(duì)較差，而變頻技術(shù)正好能解決這一點(diǎn)。利用變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的矢量控制，該控制具有高速狀態(tài)下性能好和低速狀態(tài)下長(zhǎng)期運(yùn)行的特點(diǎn)，而且通過(guò)速度反饋，能夠在變頻器設(shè)定好的速度曲線下自動(dòng)調(diào)節(jié)，確保了整個(gè)運(yùn)輸線安全可靠。隨著變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，電動(dòng)機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)平穩(wěn)啟動(dòng)，安全運(yùn)行。煤礦斜井提升機(jī)就是利用這一技術(shù)，讓設(shè)備運(yùn)行得更加穩(wěn)定、安全。

3.2 變頻調(diào)速的特點(diǎn)

煤礦提升機(jī)需要達(dá)到軟啟動(dòng)和多電機(jī)驅(qū)動(dòng)下的功率平衡，在變頻器驅(qū)動(dòng)下，電機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)軟啟動(dòng)，使輸出功率處于穩(wěn)定狀態(tài)。變頻器大多是半導(dǎo)體電子器件的集成，其壽命依靠電子壽命來(lái)決定。根據(jù)設(shè)定好的平滑的速度曲線進(jìn)行軟啟動(dòng)，不會(huì)出現(xiàn)沖擊幅度過(guò)大導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)損壞，檢修量減少，維護(hù)成本降低。在煤礦提升設(shè)備上應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)后，不但能使提升機(jī)的運(yùn)行更安全平穩(wěn)、易控制，而且還可顯著節(jié)能。國(guó)家大力提倡可持續(xù)健康發(fā)展戰(zhàn)略，該技術(shù)的應(yīng)用正是響應(yīng)了國(guó)家煤礦節(jié)能降耗發(fā)展的號(hào)召，有利于實(shí)現(xiàn)煤礦的可持續(xù)健康發(fā)展，因此變頻調(diào)速技術(shù)在煤礦提升設(shè)備中值得推廣與應(yīng)用。

4 展望

強(qiáng)弱電結(jié)合、機(jī)電一體化是變頻調(diào)速技術(shù)的特點(diǎn)。在功率級(jí)的控制下可以解決高電壓、大電流方面的技術(shù)問(wèn)題和新型電力電子器件的應(yīng)用技術(shù)問(wèn)題，控制級(jí)部分是要解決數(shù)字化控制的硬、軟件開(kāi)發(fā)問(wèn)題。鑒于這兩方面，未來(lái)變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展方向主要有以下兩點(diǎn)：

（1）各種控制方法和控制策略的進(jìn)一步發(fā)展，提高變頻調(diào)速性能。

（2）提高變頻器的功率因數(shù)，減少電網(wǎng)側(cè)和負(fù)載側(cè)的諧波。

大功率電子元器件的出現(xiàn)為交流變頻技術(shù)的發(fā)展打開(kāi)了新世界的大門(mén)，總體上來(lái)說(shuō)，近年來(lái)我國(guó)在變頻技術(shù)硬件上取得了巨大的進(jìn)步。隨著電力電子器件的升級(jí)及控制技術(shù)的發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)發(fā)展越來(lái)越成熟，雖然目前為止國(guó)外的變頻調(diào)速技術(shù)仍然比中國(guó)先進(jìn)，國(guó)產(chǎn)變頻器的性能在精度上和穩(wěn)定性上沒(méi)有國(guó)外的變頻器可靠性能好，但是在很多企業(yè)的研究開(kāi)發(fā)下，相信不久之后，中國(guó)市場(chǎng)的變頻調(diào)速技術(shù)將會(huì)走上全世界。

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段樹(shù)華，男，1977年出生，湖南省株洲市人，碩士，副教授，研究方向：電氣控制技術(shù)。