煤礦提升機(jī)中的變頻技術(shù)探究

崔松濤

摘 要：我國的煤炭開采業(yè)已經(jīng)發(fā)展了很長一段時間，為人民群眾的日常生活作出了巨大貢獻(xiàn)。但近些年煤礦安全事故頻發(fā)，引起社會各界的廣泛關(guān)注，煤礦開采工作的安全性也日益受到政府重視。煤礦提升機(jī)是礦井中運(yùn)送物料和人員的重要設(shè)備，它的正常運(yùn)行關(guān)系到煤礦的安全程度。本文將傳統(tǒng)提升調(diào)速技術(shù)和變頻調(diào)速技術(shù)做了對比，分析變頻技術(shù)的優(yōu)勢及其在煤礦提升系統(tǒng)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：煤礦；提升機(jī)；變頻技術(shù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.04.089

傳統(tǒng)煤礦提升機(jī)調(diào)速技術(shù)的缺點(diǎn)造成了提升系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，給煤礦開采工作的順利進(jìn)行帶來巨大安全威脅。所以，利用更具明顯優(yōu)勢的變頻技術(shù)對煤礦提升系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，是保證煤礦安全的迫切需要。

1 傳統(tǒng)提升機(jī)調(diào)速控制技術(shù)問題分析

傳統(tǒng)的煤礦提升機(jī)主要利用交流調(diào)速系統(tǒng)下的轉(zhuǎn)子串電阻進(jìn)行調(diào)速控制。由于其安全性高、維修方便、重量輕等特點(diǎn)，在過去廣泛應(yīng)用于煤礦提升系統(tǒng)中。但在科技迅速發(fā)展的今天，傳統(tǒng)的調(diào)速控制模式已經(jīng)不再適應(yīng)當(dāng)前煤礦提升系統(tǒng)的要求，它的優(yōu)勢也逐漸失去。傳統(tǒng)調(diào)速控制模式存在以下幾個問題：

首先，提升機(jī)在運(yùn)行階段，爬行運(yùn)行及減速控制效果難以達(dá)到實(shí)際要求，故障發(fā)生率較高，造成停車位置不到位。

其次，煤礦提升機(jī)單位時間內(nèi)使用次數(shù)較多，高頻次的啟/制動，使轉(zhuǎn)子外電路所串電阻的功耗非常大，增加了煤礦的運(yùn)行成本。

再次，提升機(jī)在低速運(yùn)行過程中，由于機(jī)械功能不強(qiáng)，造成靜差率較大的現(xiàn)象。

最后，體積龐大的調(diào)速控制系統(tǒng)在運(yùn)行過程中必然導(dǎo)致發(fā)熱問題，在危險性較大的礦井環(huán)境中，是一個巨大的安全隱患。

2 變頻技術(shù)在礦井提升系統(tǒng)中的優(yōu)勢

2.1 啟動平穩(wěn)

礦井設(shè)備的實(shí)際工作環(huán)境都是非常惡劣的，這對其中電氣設(shè)備的性能有了更加嚴(yán)格的要求。我國大部分煤礦的電力系統(tǒng)都存在性能降低、電路老化的問題，如果有功率較大的設(shè)備啟動，面對突然增加的瞬時電流，礦井中的線路很可能會難以承受。不僅會對其他設(shè)備的正常運(yùn)行造成影響，還可能使部分線路因?yàn)楦唠娏鞫l(fā)生起火現(xiàn)象，產(chǎn)生十分嚴(yán)重的后果。但利用變頻技術(shù)控制設(shè)備的運(yùn)行時，就不會對周邊設(shè)備造成影響，產(chǎn)生的電壓電流也比較平穩(wěn)，不會造成線路負(fù)荷的猛增。

2.2 調(diào)速性能佳

變頻器的工作模式是在被控設(shè)備電機(jī)負(fù)荷發(fā)生變化以及工作環(huán)境發(fā)生改變的前提下，來對電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整。這樣就使電機(jī)能夠穩(wěn)定、持續(xù)地工作，不但保證了調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)定性，還在一定程度上減少了電機(jī)損耗。

設(shè)定好變頻控制系統(tǒng)的參數(shù)后，能精確控制煤礦提升機(jī)的速度，大大提高了提升系統(tǒng)的可靠性，減少了故障發(fā)生次數(shù)，維護(hù)頻率也明顯降低[1]。

2.3 功耗降低

變頻技術(shù)的應(yīng)用，合理地控制了提升機(jī)的單次提升時間，將其低速爬行時間有效縮短，使其循環(huán)次數(shù)相應(yīng)增加。變頻器頻率參數(shù)的合理調(diào)整，使電機(jī)達(dá)到最佳運(yùn)行效果，從而使其功耗降低。

2.4 直流控制

傳統(tǒng)煤礦提升機(jī)在很深的礦井中運(yùn)行時，由于慣性滑行的阻力較小，需要很長的時間進(jìn)行減速，使生產(chǎn)效率在一定程度上降低了，但是變頻技術(shù)中的直流制動對此缺陷卻能很容易克服。變頻器能在提升機(jī)減速放置物料時，連貫地將速度降下來，并用機(jī)械抱閘將物料精準(zhǔn)地控制在需要的地點(diǎn)。如果發(fā)生異常情況，變頻器也能改變頻率及時將提升機(jī)停住，避免發(fā)生意外。

3 變頻技術(shù)在提升機(jī)中的應(yīng)用

煤礦提升機(jī)是靠摩擦力在豎井中提升重物的，如果重物做功沒有克服，方向不會發(fā)生改變。在此過程中，不僅需要電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩克服其轉(zhuǎn)矩作用，還要對摩擦力的額外作用力進(jìn)行考量。

一般把電機(jī)工作放在第一象限，當(dāng)煤礦提升機(jī)減速運(yùn)行時，雖然這段時間不長，但提升機(jī)仍然處于上升狀態(tài)，此時將電機(jī)工作作為第二象限。當(dāng)提升機(jī)與另一個重車相向運(yùn)動時，其工作模式變?yōu)檫\(yùn)動狀態(tài)，電機(jī)工作變?yōu)榈谌虻谒南笙?。電機(jī)在不同運(yùn)動階段存在的差異性將提升機(jī)的工作狀態(tài)發(fā)生改變[2]。如果把能耗制動系統(tǒng)更換，就能將提升機(jī)工作時的重力勢能消耗掉，與此同時還能在反饋機(jī)制動能的作用下，降低提升機(jī)的能耗[3]。

通過短路處理提升機(jī)轉(zhuǎn)子電子可以有效增強(qiáng)變頻器的可靠性、安全性。提升機(jī)正常運(yùn)行過程中，在礦機(jī)出口和底部設(shè)置安全信號，收到安全指示后提升機(jī)才會繼續(xù)運(yùn)行。利用變頻技術(shù)將提升機(jī)設(shè)備設(shè)置合理改變，并保留其原有液壓系統(tǒng)的優(yōu)勢，保證各系統(tǒng)之間的對接。

若想對提升機(jī)系統(tǒng)優(yōu)勢進(jìn)行再一次的提升，可在其中增添高精度測量儀器設(shè)備，充分發(fā)揮變頻器的連貫性優(yōu)點(diǎn)。在提升機(jī)開始工作之前，將其調(diào)整到固定位置，以保證對其定位的準(zhǔn)確性，還能及時處理閉環(huán)的反饋信息（如圖1所示）。

4 結(jié)束語

現(xiàn)階段，國家不斷加強(qiáng)對煤礦安全方面的檢查力度，促使各大煤礦逐漸意識到引用先進(jìn)技術(shù)的重要性。將變頻技術(shù)合理應(yīng)用到煤礦提升設(shè)備中，有效克服了傳統(tǒng)提升機(jī)調(diào)速控制技術(shù)的多種缺陷，使整個提升系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了安全、平穩(wěn)的運(yùn)行，并且大大降低了提升機(jī)運(yùn)行中的損耗，提高了煤炭企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

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[3]白海燕.變頻技術(shù)在煤礦提升機(jī)中的應(yīng)用及其效果[J].機(jī)械管理開發(fā)，2017，32（10）：77-78.endprint