變頻器在斜井架空乘人裝置中的應用

李曉飛

（山西高平科興前和煤業有限公司，山西 晉城 048400）

1 概述

該煤礦是以山西省高平市科興集團股份有限公司為主體公司的一個煤礦企業，地處高平市區西南，行政隸屬于馬村鎮，是一個設計能力為120萬t/年的改擴建礦井。其開拓方式為斜井開拓，主斜井主要用于入井人員上下，長388 m，坡度為22°。根據《煤礦安全規程》第三百六十五條規定：人員上下的主要傾斜井巷，垂深超過50 m時，應采用機械運送人員。

該煤礦于2006年引進了湘潭市恒欣實業有限公司生產的RJY37-22/388型架空乘人裝置，實現了機械運送人員的目的。但經過一段時間的實際運行后發現，該裝置在實踐過程中，存在一定問題，所以通過市場調查和理論論證，決定對其控制裝置進行技術改造——利用變頻工作原理對架空乘人裝置的運行速度進行控制，從而實現對架空乘人裝置的重載軟啟動、軟停車，以達到安全、高效、平穩運行的目的。

2 架空乘人裝置的工作原理及存在的問題

2.1 工作原理

架空乘人裝置是將閉合鋼絲繩安裝在驅動輪、托繩輪、壓繩輪、迂回尾輪上，并經尾輪部分的重錘張緊裝置拉緊后，依靠鋼繩和驅動輪的摩擦力，通過驅動裝置的電動機輸出的動力，帶動減速機上的驅動輪，來帶動鋼絲繩做循環無極運動。乘人吊椅則通過抱索器與鋼絲繩機械鎖緊，在運行的鋼絲繩上，隨鋼絲繩的循環運行做上行或下行，從而實現輸送人員的目的。

2.2 存在的問題

該企業每年都迎接大量的外來人員到礦參觀學習和檢查，在出入井乘坐架空乘人裝置時，由于乘人吊椅一直處于運動中，而部分人員不熟悉其操作性能，極易造成人員摔倒或乘坐困難，給安全管理埋下了隱患。同時，架空乘人裝置在直接啟動時，瞬間會增大所用鋼絲繩的動張力，縮短鋼絲繩的使用壽命，乘人吊椅也會因突然受力而增大擺動幅度，給架空乘人裝置的安全運行帶來隱患。綜上所述，為了能夠更好地確保其安全高效運行，就必須得降低架空乘人裝置無人乘坐時的運行速度，使其達到有載加速、空載降速，以及重載軟啟動、軟停車，并能根據實際情況靈活調速，達到安全、高效運行的目的。

3 解決方案

根據本單位實際情況，最后選用BPJ1-160/660（380）型變頻器對架空乘人裝置的運行速度變化進行有效控制。這在確保了架空乘人裝置安全高效運行的同時，也為企業的節能降耗起到了一定作用。

3.1 變頻器工作原理

變頻器是在控制過程中改變輸出電源的頻率和電壓，從而實現對電動機的速度控制。本次技術改造中所選用的變頻器是以控制頻率為目的，也是作為電機調速設備中的優選設備。變頻器控制有兩種控制方式：即V/F控制和矢量控制。V/F控制多用在水泵、風機等不需要很大起動轉矩的工作場所；矢量控制多用在提升機、皮帶機等重載起動需要很大的起動轉矩的工作場所。它可改善電機在低速時轉矩的不足，即使在低速工作時，也能輸出足夠的轉矩。本企業架空乘人裝置技改所用變頻器為矢量控制方式，采用二極管整流，并用最新的IGBT功率器件組成逆變器，由交流整流成直流，經濾波電容后進入功率模塊的輸入端，逆變為適當頻率相位和電壓的交流電壓，給驅動電動機供電，從而達到控制運行速度變化的目的。又因變頻器的輸入電壓在零至額定電壓之間，輸出頻率在0～50 Hz之間變化，因此，可以通過時間控制來實現重載軟啟動、軟停車等的實際功效。

3.2 速度變化比較

架空乘人裝置原來的正常運行速度是1.2 m/s，這對熟悉其操作性能的下井人員來說也很方便，但是對于偶爾來的外來人員或不經常下井的人員來說，乘坐時就會感到困難。在通過技改后，面對此種情況，架空乘人裝置的管理人員可以通過BPJ1-160/660（380）型變頻器上的手動旋轉開關來選擇不同的運行速度（變頻器上可以調節的速度有 5 種：1.2m/s、1.0m/s、0.9m/s、0.7m/s、0.5m/s），并可以通過與變頻器相配套的KXA-1型本安控制顯示臺，顯示出當前的速度值而便于操作。

通過技術論證和實際操作，本企業選用0.7 m/s的速度作為對不熟悉操作性能等人員入井時乘坐的最佳運行速度，在原來1.2 m/s的速度上降低了41.7%，平緩的運行速度更加方便了人員乘坐。

另外，變頻器投入使用后，架空乘人裝置在啟動時通過8 s的時間，使速度由零逐漸達到正常運行的1.2 m/s，大大減少了直接啟動時對鋼絲繩的動張力，也使架空乘人裝置的吊椅擺動幅度降低到最小，達到了重載軟啟動、軟停車的目的，為其安全高效運行提供了可靠的技術保障。

4 結束語

本企業的技術人員經過多次到外單位學習和技術論證，再變頻器在本企業的主斜井架空乘人裝置中得到了很好的應用，運行已有兩年多的時間。通過該技術的使用，大大降低了鋼絲繩的動張力，延長了使用壽命，實現了架空乘人裝置的軟啟動和軟停車，徹底解決了乘坐時的不安全因素，消滅了事故隱患，為安全運行奠定了基礎。