礦井提升機(jī)的變頻調(diào)速改造分析

孫向陽(yáng)

摘 要：筆者依據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)文獻(xiàn)資料的記載，詳細(xì)分析礦井提升機(jī)變頻調(diào)速改造工作進(jìn)行的過(guò)程當(dāng)中應(yīng)當(dāng)使用到的措施，希望可以在日后相關(guān)工作人員對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行分析的時(shí)候，起到一定借鑒性作用，最終在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)程向前推進(jìn)的過(guò)程中，做出一定貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：礦井；提升機(jī)；變頻調(diào)速；改造；分析

1.問(wèn)題研究背景及意義

礦井提升機(jī)實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中，承擔(dān)起來(lái)了礦井設(shè)備人員以及物料運(yùn)輸?shù)闹匾蝿?wù)，在礦山生產(chǎn)領(lǐng)域當(dāng)中發(fā)揮出來(lái)的作用十分重要。在提升機(jī)實(shí)際工作的過(guò)程當(dāng)中，可以將提升速度劃分為三個(gè)階段，也就是加速、勻速以及減速階段，速度的變化一般情況下都會(huì)通過(guò)電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)來(lái)完成。傳統(tǒng)型調(diào)速系統(tǒng)其實(shí)是在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組回路當(dāng)中經(jīng)過(guò)接觸器串聯(lián)電阻，再在加速階段當(dāng)中逐級(jí)將電阻去除掉，減速階段再串聯(lián)電阻，以便于可以讓轉(zhuǎn)子電流得到有效地控制，在此基礎(chǔ)上，自然可以讓減速這個(gè)目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。

在電力電子技術(shù)發(fā)展的過(guò)程當(dāng)中，變頻調(diào)速技術(shù)逐漸完善起來(lái)，將數(shù)字技術(shù)作為基礎(chǔ)內(nèi)容的變頻調(diào)速逐漸演變?yōu)榻涣麟姍C(jī)調(diào)速領(lǐng)域的重要發(fā)展方向之一。交流電機(jī)變頻調(diào)速模式實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程當(dāng)中，不單單可以讓生產(chǎn)工藝流程得到一歐化，也可以讓產(chǎn)品質(zhì)量得到大幅度提升，是改善運(yùn)行環(huán)境的過(guò)程當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)使用到的一項(xiàng)重要措施。變頻調(diào)速模式實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程當(dāng)中，以其本身具備的優(yōu)秀調(diào)速以及啟動(dòng)、制動(dòng)性能得到了世界范圍內(nèi)各個(gè)國(guó)家的認(rèn)可。筆者依據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)文獻(xiàn)資料的記載，首先詳細(xì)地對(duì)傳統(tǒng)型串電阻調(diào)速系統(tǒng)當(dāng)中的缺陷進(jìn)行分析，并介紹變頻調(diào)速的原理以及選取變頻器的過(guò)程當(dāng)中應(yīng)當(dāng)遵循的原則，最終提出改造之后提升機(jī)的性能，希望可以在日后相關(guān)工作人員開(kāi)展這一項(xiàng)工作的過(guò)程當(dāng)中，起到一定借鑒性作用。

2.傳統(tǒng)型轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速系統(tǒng)

在交流變頻技術(shù)成熟起來(lái)之前，礦井提升機(jī)調(diào)速工作進(jìn)行的過(guò)程當(dāng)中，一般情況下使用到的是直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)以及交流異步繞線(xiàn)型電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速系統(tǒng)。串電阻調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用到的一般是多級(jí)調(diào)速工作模式，在科學(xué)合理的選擇電阻級(jí)別的基礎(chǔ)上，可以讓啟動(dòng)和調(diào)速性能的穩(wěn)定性得到保證。但是串電阻當(dāng)中并沒(méi)有無(wú)限多的級(jí)別，所以提升機(jī)在實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中，加速和減速實(shí)際上是跳躍進(jìn)行的，隸屬于有級(jí)調(diào)速模式包含的范圍內(nèi)。并且在調(diào)速工作進(jìn)行的過(guò)程當(dāng)中，大部分能量其實(shí)都消耗在了外串電阻發(fā)熱領(lǐng)域當(dāng)中，會(huì)浪費(fèi)一定數(shù)量電能，工作效率也比較低下。除此之外，繞線(xiàn)型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路當(dāng)中串電阻之后，會(huì)讓電動(dòng)機(jī)的機(jī)械性能逐漸變軟，因此在低速運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中，沒(méi)有辦法對(duì)電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定性做出保證。所以提升機(jī)實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中出現(xiàn)比較大的負(fù)載變化，那么就沒(méi)有辦法對(duì)這種調(diào)速方法的效果做出保證。

現(xiàn)階段我國(guó)范圍內(nèi)各個(gè)礦井一般情況下會(huì)將絞車(chē)當(dāng)成是主副提升機(jī)，在提升機(jī)當(dāng)中一般使用到的是交流繞線(xiàn)型電機(jī)串電阻調(diào)速系統(tǒng)，電阻投切環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)當(dāng)中應(yīng)用繼電器——交流接觸器控制系統(tǒng)。上文中所說(shuō)的這種控制系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中，因?yàn)榻涣鹘佑|器的各項(xiàng)動(dòng)作十分頻繁，并且設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間比較長(zhǎng)，因此你交流接觸器主觸頭上容易發(fā)生氧化問(wèn)題，從而也就會(huì)引發(fā)設(shè)備故障。除此之外，提升機(jī)在減速以及爬行階段當(dāng)中的速度控制性能比較差，從而在提升機(jī)實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中，發(fā)生停車(chē)位置不精準(zhǔn)以及速度變化明顯等問(wèn)題的幾率比較高。在提升機(jī)頻繁啟動(dòng)、調(diào)速以及制動(dòng)的基礎(chǔ)上，會(huì)在轉(zhuǎn)子外電路上串聯(lián)的電阻當(dāng)中形成很大的能源消耗問(wèn)題，上文中所說(shuō)的這種電控系統(tǒng)存在下文中所說(shuō)的這些缺陷：

上文中所說(shuō)的這種交流繞線(xiàn)型電機(jī)串電阻調(diào)速系統(tǒng)隸屬于有級(jí)調(diào)速包含的范圍內(nèi)，調(diào)速工作的平滑性沒(méi)有辦法得到保證；在低速運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中，機(jī)械特性比較軟弱，因此會(huì)形成比較大的轉(zhuǎn)差率；在電阻上消耗的轉(zhuǎn)差功率比較大，因此衍生出來(lái)的節(jié)能效果自然也比較差。在啟動(dòng)及調(diào)速換擋工作進(jìn)行的過(guò)程當(dāng)中，會(huì)形成比較嚴(yán)重的電流沖擊問(wèn)題。在中高速運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中會(huì)形成比較強(qiáng)烈的振動(dòng)，因此沒(méi)有辦法對(duì)設(shè)備的安全心梗做出保證。

3.改造方法

為了可以讓傳統(tǒng)型交流繞線(xiàn)型電機(jī)串電阻調(diào)速系統(tǒng)當(dāng)中的缺陷得到彌補(bǔ)，可以使用變頻調(diào)速技術(shù)對(duì)提升機(jī)進(jìn)行改造，逐步在全頻率范圍當(dāng)中實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩控制目標(biāo)。在再生能量處理領(lǐng)域當(dāng)中，可以應(yīng)用節(jié)能效果更為明顯的回饋制動(dòng)方案。在詳細(xì)分析提升機(jī)安全性能的情況下，就需要將液壓機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)保留下來(lái)，并在設(shè)計(jì)工作進(jìn)行的過(guò)程當(dāng)中，對(duì)液壓機(jī)械制動(dòng)和變頻器制動(dòng)進(jìn)行整合。

因?yàn)槔@線(xiàn)型電動(dòng)機(jī)相較于鼠籠型電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，力矩比較大，并且過(guò)載能力也比較強(qiáng)，因此仍然使用以往的10極310kw繞線(xiàn)型電機(jī)，當(dāng)使用變頻器驅(qū)動(dòng)的過(guò)程當(dāng)中，需要將轉(zhuǎn)子當(dāng)中的三根引出線(xiàn)進(jìn)行短接。在電動(dòng)機(jī)軸端使用自制的軸編碼器支架將編碼器放置在電動(dòng)機(jī)的軸端上。

斜井提升負(fù)載是十分典型的恒轉(zhuǎn)矩特性負(fù)載，重車(chē)上行的過(guò)程當(dāng)中，電機(jī)中的電磁轉(zhuǎn)矩一定是需要客戶(hù)負(fù)載的主轉(zhuǎn)矩，啟動(dòng)的過(guò)程當(dāng)中也需要克服一定靜摩擦力力矩，電機(jī)處于電動(dòng)工作狀態(tài)，并且工作位于第一象限當(dāng)中。在重車(chē)減速的時(shí)候，雖然重車(chē)在斜井面上有一個(gè)向下的分力，但是重車(chē)減速的時(shí)間比較短暫，在此情況下電機(jī)工作處于第二象限當(dāng)中，在另外一列重車(chē)上行的時(shí)候有，電機(jī)處于反向電動(dòng)狀態(tài)當(dāng)中，在第三象限和第四象限當(dāng)中工作。

結(jié)語(yǔ)

依據(jù)上文中的敘述可以得知的是，提升機(jī)調(diào)速系統(tǒng)在經(jīng)過(guò)變頻改造之后，可以讓提升機(jī)的運(yùn)行安全性及穩(wěn)定性得到改善，也可以讓電動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍大幅度提升，調(diào)速模式本身的平滑性比較強(qiáng)，不單單可以節(jié)省下來(lái)一定數(shù)量的電能，也可以讓電機(jī)的運(yùn)行效率得到大幅度提升，因此變頻調(diào)速模式應(yīng)當(dāng)逐步在礦井提升機(jī)調(diào)速系統(tǒng)當(dāng)中得到更大范圍的推廣及應(yīng)用，以便于可以對(duì)礦井提升機(jī)的運(yùn)行效率及穩(wěn)定性做出一定保證，最終可以在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)程向前推進(jìn)的過(guò)程中，做出一定貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]李海龍.變頻調(diào)速技術(shù)在煤礦提升機(jī)中的應(yīng)用[J].機(jī)械管理開(kāi)發(fā)，2018，33（01）：130-131.

[2]種慶福.高壓變頻調(diào)速技術(shù)在礦井提升機(jī)中的應(yīng)用[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2018（03）：234-235.

[3]謝冬冬，韓崇安.礦井提升機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)[J].山東工業(yè)技術(shù)，2018（01）：133.

（作者單位：河南省平頂山市平媒股份四礦）