變頻調(diào)速技術(shù)在煤礦井下架空乘人裝置上的應(yīng)用

趙新平

（陽(yáng)泉煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司 技術(shù)中心，山西 陽(yáng)泉 045000）

變頻調(diào)速技術(shù)在煤礦井下架空乘人裝置上的應(yīng)用

趙新平

（陽(yáng)泉煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司 技術(shù)中心，山西 陽(yáng)泉 045000）

變頻技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備上已經(jīng)普遍應(yīng)用。論文針對(duì)過(guò)去老舊設(shè)備進(jìn)行了技術(shù)改造，系統(tǒng)地介紹了變頻技術(shù)在煤礦井下架空乘人裝置上的應(yīng)用，通過(guò)技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。改造結(jié)果表明，變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用對(duì)煤礦機(jī)電設(shè)備的安全運(yùn)行和節(jié)能降耗具有重要的作用。

變頻技術(shù)；煤礦；架空乘人裝置

0 引言

變頻調(diào)速是現(xiàn)代電機(jī)控制的主流技術(shù)，變頻技術(shù)作為一項(xiàng)節(jié)能降耗的重點(diǎn)技術(shù)在眾多行業(yè)中普遍采用。目前煤礦主要設(shè)備廣泛采用了變頻調(diào)速控制技術(shù)達(dá)到節(jié)能降耗和平穩(wěn)控制的目的。

煤礦井下架空乘人裝置（簡(jiǎn)稱猴車）以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，快捷、安全地運(yùn)送人員為主要特點(diǎn)，在煤礦應(yīng)用甚廣。但架空乘人裝置一直是恒速運(yùn)行，而井下人員乘車有其固有的規(guī)律與特點(diǎn)，即上下班高峰時(shí)段處于滿負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，其他時(shí)間段則在半負(fù)荷或極低負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行，甚至是空運(yùn)行，造成不必要的能耗與機(jī)械設(shè)備磨損，嚴(yán)重影響了設(shè)備的使用壽命。

本文針對(duì)陽(yáng)煤集團(tuán)二礦井下猴車進(jìn)行技術(shù)改造并改變其運(yùn)行模式，達(dá)到節(jié)能降耗和平穩(wěn)運(yùn)行的目的。

1 變頻調(diào)速原理

變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用把電壓、頻率固定不變的交流電變成電壓、頻率都可調(diào)的交流電。交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為：

式中：f—定子供電電源的頻率；p—電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)；s—電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率。當(dāng)平滑地改變f時(shí)，n也可得到平穩(wěn)的改變。

現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交—直—交方式，三相交流電經(jīng)過(guò)變頻器的整流橋整流及電容的濾波轉(zhuǎn)換成直流電，然后經(jīng)過(guò)逆變電路，通過(guò)控制逆變電路的通斷來(lái)輸出合適頻率的交流電。

現(xiàn)代變頻技術(shù)主要利用直接轉(zhuǎn)矩控制達(dá)到速度可控的目的。當(dāng)四項(xiàng)限自動(dòng)轉(zhuǎn)化運(yùn)行時(shí)，電流相位的輸入與電壓相位發(fā)生相反方向的流速，使得電動(dòng)機(jī)再生能量反饋到電網(wǎng)中，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的能量再生制動(dòng)。

變頻控制過(guò)程中，電機(jī)處于一種交變狀態(tài)，即通電運(yùn)行與發(fā)電制動(dòng)，為了使再生能量回饋電網(wǎng)，通常對(duì)再生能量的處理采用變頻器的主回路雙向逆變方案。

2 技術(shù)改造與實(shí)施

2.1 設(shè)備運(yùn)行概況

陽(yáng)煤集團(tuán)二礦架空乘人裝置運(yùn)行距離900m，電機(jī)電壓660V，功率90KW，為了方便人員乘坐，除檢修時(shí)間外，每天恒速運(yùn)行時(shí)間在20小時(shí)以上，消耗電量1800KWh左右。

對(duì)架空乘人裝置技術(shù)改造的主要目的是通過(guò)紅外線無(wú)人值守傳感器檢測(cè)人員流動(dòng)情況，然后通過(guò)傳感器控制變頻調(diào)速裝置平滑調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速，達(dá)到有人乘坐時(shí)額定速度運(yùn)行，無(wú)人乘坐時(shí)怠速運(yùn)行，當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間無(wú)人乘坐時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)停止運(yùn)行。

2.2 技術(shù)改造內(nèi)容

技術(shù)改造的主要內(nèi)容包括：①加裝一套90kW的防爆型變頻控制器，控制主電機(jī)的速度；②在人員出入口安裝紅外檢測(cè)傳感器，當(dāng)有人進(jìn)入乘車區(qū)域時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)達(dá)到額定速度運(yùn)行，當(dāng)人員離開(kāi)后系統(tǒng)處于怠速運(yùn)行，減少了操作人員，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守；③系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)通過(guò)光纜傳輸?shù)降孛嬲{(diào)度臺(tái)，方便管理與監(jiān)控運(yùn)行狀況。另外，系統(tǒng)還增加了相應(yīng)的保護(hù)與智能識(shí)別功能，如安全制動(dòng)（二級(jí)制動(dòng)）和緊急制動(dòng)（一級(jí)制動(dòng)）時(shí)，在人機(jī)界面上能記憶并顯示故障時(shí)絞車的位置、速度及故障發(fā)生的原因；過(guò)、欠速保護(hù)，鋼絲繩張緊保護(hù)等；設(shè)備可以在自動(dòng)、手動(dòng)、檢修方式下運(yùn)行。

2.3 改造后系統(tǒng)功能

改造后的系統(tǒng)具備以下功能：①智能化無(wú)人職守。控制系統(tǒng)根據(jù)紅外線傳感器檢測(cè)到的人員流動(dòng)情況自動(dòng)調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速和決定系統(tǒng)的啟停，減少了操作人員，提高了企業(yè)效益；②軟啟停功能。改造后的系統(tǒng)具備軟起、軟停功能，避免了設(shè)備啟停造成的沖擊，延長(zhǎng)了機(jī)械設(shè)備和鋼絲繩的使用壽命，提高了人員乘坐的舒適度，保證了人員乘車安全；③無(wú)極變速。利用新型電力半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)技術(shù)對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行全數(shù)碼高精度控制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電動(dòng)機(jī)的無(wú)極變速控制；④高效節(jié)能。動(dòng)態(tài)矢量自動(dòng)跟蹤匹配系統(tǒng)能夠根據(jù)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載變化快速調(diào)整電動(dòng)機(jī)的輸入電壓，強(qiáng)制降低電動(dòng)機(jī)電流，確保電動(dòng)機(jī)高效運(yùn)行；⑤能量回饋。采用能耗制動(dòng)、回饋制動(dòng)技術(shù)，成功地解決了架空乘人裝置在快速、減速或急停時(shí)的再生發(fā)電能量處理問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了制動(dòng)電能經(jīng)濾波處理后回饋電網(wǎng)。

3 結(jié)論

對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改造之后日耗電量950KWh左右，節(jié)能效果明顯，同時(shí)減少了機(jī)械部件的磨損，減少了設(shè)備的維護(hù)運(yùn)行費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)了安全保護(hù)齊全，經(jīng)濟(jì)效益明顯，社會(huì)效益顯著的目標(biāo)。

[1]宋爽.變頻技術(shù)及應(yīng)用[M].高等教育出版社，2008.

[2]周昆.淺析高壓變頻器的基本原來(lái)及應(yīng)用領(lǐng)域[J].科技創(chuàng)業(yè)，2010，12.

[3]張承慧，程金，等.變頻技術(shù)的發(fā)展及其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].熱能動(dòng)力工程，2003，5.

Application of Frequency Conversion Speed Regulation Technology to Aerial Passenger Device in Coal Mine Underground

ZHAO Xin-Ping
（Yangquan Coal Industry(Group)Technology Center Co.,Ltd，Yangquan Shanxi 045000,China）

Frequency conversion technology has been widely applied in coal mine mechanical and electrical equipment.According to the technological transformation in the old equipment,this paper systematically introduces the application of frequency conversion speed regulation technology to aerial passenger device in coal mine underground and through technical transformation,safe and stable operation of the equipment is achieved.Reconstruction results show that,application of frequency control technology plays an important role in the safety operation and energy saving of coal mine mechanical and electrical equipment.

frequency conversion technology； coal mine； aerial passenger device

TH-39

A

10.3969/j.issn.1002-6673.2013.03.059

1002－6673 （2013） 03－144－02

2013-03-30

趙新平 （1970-），男，1994年畢業(yè)于河北工程大學(xué)機(jī)電學(xué)院電氣工程專業(yè)。目前任陽(yáng)煤集團(tuán)技術(shù)中心機(jī)電所所長(zhǎng)，曾在相關(guān)刊物發(fā)表文章多篇。