礦井提升機(jī)中變頻調(diào)速電控技術(shù)的應(yīng)用分析

李健波

摘 要：利用礦井提升機(jī)進(jìn)行礦產(chǎn)生產(chǎn)，是保證礦產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)過程有效性、安全性的有效途徑，由此可見，礦井提升機(jī)在礦產(chǎn)生產(chǎn)過程中的重要性。而在生產(chǎn)過程中，傳統(tǒng)調(diào)控技術(shù)在對提升機(jī)進(jìn)行控制時出現(xiàn)的缺陷較多，而變頻調(diào)速電控技術(shù)在一定程度上不僅可彌補(bǔ)這些缺陷，同時也能夠?qū)崿F(xiàn)低耗能、高收益的基本目標(biāo)，基于此，該文對變頻調(diào)速電控技術(shù)的優(yōu)勢和基本要點進(jìn)行簡要介紹，并對該技術(shù)在礦井提升機(jī)中的具體應(yīng)用展開討論。

關(guān)鍵詞：礦井提升機(jī)；變頻調(diào)速電控技術(shù)；礦產(chǎn)生產(chǎn)

中圖分類號：TD534 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 傳統(tǒng)提升機(jī)調(diào)控技術(shù)存在的缺陷

第一，傳統(tǒng)調(diào)控技術(shù)所需要使用的設(shè)備體積較大，且在使用過程中產(chǎn)生的能耗和前期投入資金較多，在使用過程中對礦產(chǎn)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)利益和生產(chǎn)過程會產(chǎn)生直接影響；第二，傳統(tǒng)調(diào)控技術(shù)本身存在一定的技術(shù)缺陷，在使用及提升機(jī)運行過程中，會因其運行水平及狀態(tài)不夠穩(wěn)定，導(dǎo)致在對其轉(zhuǎn)子串進(jìn)行阻止時，需要消耗大量的電能和其他能量，但其他運行部位所需要的能量不變，在一定程度上增加了對電能等能量的消耗，產(chǎn)生過多的成本費用；第三，傳統(tǒng)調(diào)控技術(shù)本身的調(diào)控方法和流程過于繁雜，且其控制回路的設(shè)計也較為復(fù)雜，導(dǎo)致調(diào)控設(shè)備極易出現(xiàn)故障，不僅會對設(shè)備和提升機(jī)的使用壽命產(chǎn)生較大影響，同時也極易給生產(chǎn)人員的安全造成極大威脅；第四，在利用傳統(tǒng)調(diào)控技術(shù)對提升機(jī)進(jìn)行控制時，由于在頻繁的制動、變速以及控制過程中會出現(xiàn)較大磨損和能耗，不僅無法滿足我國節(jié)能生產(chǎn)的根本目標(biāo)，同時也降低了該調(diào)控技術(shù)和提升機(jī)的穩(wěn)定性，進(jìn)一步加劇了安全隱患。

2 針對礦井提升機(jī)運用變頻調(diào)速電控技術(shù)的優(yōu)勢

第一，該技術(shù)主要以智能化、數(shù)字化為基本支撐系統(tǒng)，借助智能化手段對提升機(jī)進(jìn)行自動化控制，保證提升機(jī)在運行時將其變速方式轉(zhuǎn)變?yōu)闊o級變速，完全實現(xiàn)智能化自動運行，可有效減少部分人力資源，在減輕礦井工作人員工作壓力和強(qiáng)度的同時提升礦井提升機(jī)的工作效率，減少因人工操作導(dǎo)致的失誤和安全事故，保證礦井生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益和安全水平。

第二，對于傳統(tǒng)礦井提升機(jī)來說，該提升機(jī)在運行過程中會消耗較多電能及其他能量，在一定程度上也增加了礦井生產(chǎn)單位的投資成本，而使用變頻調(diào)速電控技術(shù)，可以對提升機(jī)進(jìn)行優(yōu)化，減少能耗的同時提高工作效率，不僅有效降低了生產(chǎn)單位的前期投資成本，同時也能夠提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益，是體現(xiàn)低碳生產(chǎn)和智能生產(chǎn)的基本方式。

此外，變頻調(diào)速電控技術(shù)使用的智能化信息技術(shù)能夠在提升機(jī)工作期間進(jìn)行全面、實時監(jiān)控，對提升機(jī)在工作期間產(chǎn)生的所有參數(shù)進(jìn)行智能分析，對其中可能存在的隱患信息進(jìn)行評估，并將評估結(jié)果反映給相關(guān)技術(shù)人員，由技術(shù)人員根據(jù)該信息決定是否對提升機(jī)采取相關(guān)措施，將危險信號盡早暴露出來，大幅度提升該設(shè)備在使用過程中的安全性能，具有較強(qiáng)的可靠性、安全性。

3 變頻調(diào)速電控技術(shù)在礦井提升機(jī)中運用時的基本要點

3.1 要求電動機(jī)必須在四象限內(nèi)運行

在利用該技術(shù)對礦井提升機(jī)進(jìn)行控制時，必須保證電動機(jī)在四象限內(nèi)運行。在運行過程中如果電動機(jī)在第一象限內(nèi)運行時，提升機(jī)顯示上升狀態(tài)，那么正常情況下提升機(jī)出現(xiàn)下降狀態(tài)時，電動機(jī)仍舊需要在第一現(xiàn)象內(nèi)運行，但如果在此過程中出現(xiàn)負(fù)力作用，則會在第二現(xiàn)象內(nèi)運行；在運行過程中如果電動機(jī)在第三現(xiàn)象內(nèi)運行時，則表示提升機(jī)正反向上升，而在反向下降時，電動機(jī)應(yīng)當(dāng)仍舊在第三現(xiàn)象內(nèi)運行，但如果在此過程中出現(xiàn)負(fù)力作用，那么電動機(jī)應(yīng)當(dāng)在第四現(xiàn)象內(nèi)運行。由此可見，電動機(jī)運行時，必須在四象限內(nèi)穩(wěn)定運行，只有這樣才能保證提升機(jī)的上升、反向上升、下降以及反向下降的穩(wěn)定性。

3.2 必須遵循行程原則，加強(qiáng)設(shè)備檢測

第一，在提升機(jī)使用期間，要求該技術(shù)必須針對提升機(jī)的使用需求、礦井生產(chǎn)進(jìn)度以及工藝需求的不同程度，針對性地進(jìn)行加速度，通過合理控制加速度不僅能夠降低其對生產(chǎn)人員身體健康的損害和影響，同時也能夠?qū)㈦娏斔偷目偭靠刂圃诤侠矸秶鷥?nèi)，延長提升機(jī)的使用壽命；第二，提升機(jī)在運行的過程中，出現(xiàn)故障的情況在所難免，雖然無法從根本避免這一問題，但能夠利用該技術(shù)在其運行過程中加強(qiáng)對故障的檢測，通過使用檢測設(shè)備結(jié)合電控技術(shù)實時進(jìn)行監(jiān)測，保障提升機(jī)的可靠性。

3.3 必須安裝穩(wěn)定度高的可調(diào)閘保護(hù)系統(tǒng)

可調(diào)閘保護(hù)系統(tǒng)是礦井提升機(jī)的最終保護(hù)裝置，它是一套液壓機(jī)械閘系統(tǒng)，包括由司機(jī)的制動手柄控制的工作閘和由安全回路控制的安全閘2部分。安全制動分為一級制動和二級制動。一級制動其制動轉(zhuǎn)矩大，用于緊急近距離制動；二級制動是分2次把制動轉(zhuǎn)矩加入，機(jī)械損傷小，用于遠(yuǎn)距離制動，有一定的滑動距離。

4 變頻調(diào)速電控技術(shù)在礦井提升機(jī)運行過程中的具體應(yīng)用

4.1 高頻變壓器在提升機(jī)運行中的應(yīng)用

在變頻調(diào)速電控技術(shù)電控系統(tǒng)中，其所使用的高頻變壓器通過調(diào)速的方式對主線路進(jìn)行控制，該變壓器以AC-DC-AC為主要變頻方式，而半導(dǎo)體內(nèi)則使用IGBT，通過串聯(lián)的方式將各個IGBT進(jìn)行串聯(lián)，以免因單個IGBT在工作出現(xiàn)耐壓受限或其他導(dǎo)管故障問題，該變頻器使用的電動機(jī)為6 kV，在連接原邊時使用星形接法，針對副邊則使用角形接法，共接入了18個單元，并以10° 為移相角度向所有功率單元提供三相電源的輸入，確保每個單元在工作時其輸出交流為580 V，每相的整體輸出可達(dá)到3 450 V，保證線路電壓達(dá)到6 000 V，并以星形的接法利用6 000 V為電動機(jī)提供電能，保證電動機(jī)的正常運行。

4.2 確定每個功率單元的基本結(jié)構(gòu)

高壓變頻器主要由各個單元共同組成，而其中的所有功率單元對于該系統(tǒng)來說，均屬于獨立的個體變頻器，能夠在工作過程中實現(xiàn)有源逆變的同時共同為變頻器提供能量，在具體工作過程中可確保電能在各個功率單元內(nèi)完成雙向流動，保證所有功率單元的正常運行，在保證變壓器的電壓輸出水平的同時確保變頻器穩(wěn)定運行。功率單元主要由變頻器和濾波裝置組成，具體結(jié)構(gòu)類型及各個組成部分包括濾波部位、快熔部位、緩沖部位、同步整流和有源逆變部位、直流部位、單元輸出。

4.3 控制系統(tǒng)內(nèi)各結(jié)構(gòu)的功能及應(yīng)用

第一，控制器?？刂破魇菍υ撓到y(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行全面控制的關(guān)鍵部分，在該技術(shù)應(yīng)用過程中，利用智能化系統(tǒng)對變頻器在工作時產(chǎn)生的SPWM的波形狀態(tài)等進(jìn)行精確計算，并在計算后對計算結(jié)果進(jìn)行評估，針對評估結(jié)果對每個功率單元的電流輸出和通信等進(jìn)行有效控制，保證提升機(jī)穩(wěn)定運行；第二，接口板。在控制系統(tǒng)運作時實時對其運行過程中產(chǎn)生的模擬量、數(shù)字量的輸出、輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行全面分析與評估，對其系統(tǒng)外部加強(qiáng)保護(hù)；第三，人機(jī)交互界面。該界面主要由人工和智能系統(tǒng)進(jìn)行控制，該界面可直觀地展示變頻器在運作時的狀態(tài)，而智能系統(tǒng)針對該狀態(tài)進(jìn)行評估后，由負(fù)責(zé)人員下達(dá)控制指令，達(dá)到控制目的。

5 結(jié)語

綜上所述，與傳統(tǒng)調(diào)控技術(shù)相比，變頻調(diào)速電控技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對礦井提升機(jī)工作狀態(tài)進(jìn)行優(yōu)化，同時可加大對提升機(jī)的保護(hù)力度，減少能源損耗的同時提升礦產(chǎn)生產(chǎn)效益，是我國未來礦產(chǎn)提升機(jī)在發(fā)展及使用過程中的主要應(yīng)用技術(shù)，值得推廣。

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