礦井提升機的變頻調(diào)速改造分析

孫向陽

摘 要：筆者依據(jù)實際工作經(jīng)驗及相關(guān)文獻資料的記載，詳細分析礦井提升機變頻調(diào)速改造工作進行的過程當中應(yīng)當使用到的措施，希望可以在日后相關(guān)工作人員對這個問題進行分析的時候，起到一定借鑒性作用，最終在我國社會經(jīng)濟發(fā)展進程向前推進的過程中，做出一定貢獻。

關(guān)鍵詞：礦井；提升機；變頻調(diào)速；改造；分析

1.問題研究背景及意義

礦井提升機實際運行的過程當中，承擔起來了礦井設(shè)備人員以及物料運輸?shù)闹匾蝿?wù)，在礦山生產(chǎn)領(lǐng)域當中發(fā)揮出來的作用十分重要。在提升機實際工作的過程當中，可以將提升速度劃分為三個階段，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通過電動機調(diào)速系統(tǒng)來完成。傳統(tǒng)型調(diào)速系統(tǒng)其實是在電動機轉(zhuǎn)子繞組回路當中經(jīng)過接觸器串聯(lián)電阻，再在加速階段當中逐級將電阻去除掉，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目標得以實現(xiàn)。

在電力電子技術(shù)發(fā)展的過程當中，變頻調(diào)速技術(shù)逐漸完善起來，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調(diào)速領(lǐng)域的重要發(fā)展方向之一。交流電機變頻調(diào)速模式實際應(yīng)用的過程當中，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，是改善運行環(huán)境的過程當中，應(yīng)當使用到的一項重要措施。變頻調(diào)速模式實際應(yīng)用的過程當中，以其本身具備的優(yōu)秀調(diào)速以及啟動、制動性能得到了世界范圍內(nèi)各個國家的認可。筆者依據(jù)實際工作經(jīng)驗及相關(guān)文獻資料的記載，首先詳細地對傳統(tǒng)型串電阻調(diào)速系統(tǒng)當中的缺陷進行分析，并介紹變頻調(diào)速的原理以及選取變頻器的過程當中應(yīng)當遵循的原則，最終提出改造之后提升機的性能，希望可以在日后相關(guān)工作人員開展這一項工作的過程當中，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)成熟起來之前，礦井提升機調(diào)速工作進行的過程當中，一般情況下使用到的是直流電動機調(diào)速系統(tǒng)以及交流異步繞線型電動機轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速系統(tǒng)。串電阻調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用到的一般是多級調(diào)速工作模式，在科學合理的選擇電阻級別的基礎(chǔ)上，可以讓啟動和調(diào)速性能的穩(wěn)定性得到保證。但是串電阻當中并沒有無限多的級別，所以提升機在實際運行的過程當中，加速和減速實際上是跳躍進行的，隸屬于有級調(diào)速模式包含的范圍內(nèi)。并且在調(diào)速工作進行的過程當中，大部分能量其實都消耗在了外串電阻發(fā)熱領(lǐng)域當中，會浪費一定數(shù)量電能，工作效率也比較低下。除此之外，繞線型異步電動機轉(zhuǎn)子回路當中串電阻之后，會讓電動機的機械性能逐漸變軟，因此在低速運行的過程當中，沒有辦法對電動機的穩(wěn)定性做出保證。所以提升機實際運行的過程當中出現(xiàn)比較大的負載變化，那么就沒有辦法對這種調(diào)速方法的效果做出保證。

現(xiàn)階段我國范圍內(nèi)各個礦井一般情況下會將絞車當成是主副提升機，在提升機當中一般使用到的是交流繞線型電機串電阻調(diào)速系統(tǒng)，電阻投切環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)當中應(yīng)用繼電器——交流接觸器控制系統(tǒng)。上文中所說的這種控制系統(tǒng)實際運行的過程當中，因為交流接觸器的各項動作十分頻繁，并且設(shè)備的運行時間比較長，因此你交流接觸器主觸頭上容易發(fā)生氧化問題，從而也就會引發(fā)設(shè)備故障。除此之外，提升機在減速以及爬行階段當中的速度控制性能比較差，從而在提升機實際運行的過程當中，發(fā)生停車位置不精準以及速度變化明顯等問題的幾率比較高。在提升機頻繁啟動、調(diào)速以及制動的基礎(chǔ)上，會在轉(zhuǎn)子外電路上串聯(lián)的電阻當中形成很大的能源消耗問題，上文中所說的這種電控系統(tǒng)存在下文中所說的這些缺陷：

上文中所說的這種交流繞線型電機串電阻調(diào)速系統(tǒng)隸屬于有級調(diào)速包含的范圍內(nèi)，調(diào)速工作的平滑性沒有辦法得到保證；在低速運行的過程當中，機械特性比較軟弱，因此會形成比較大的轉(zhuǎn)差率；在電阻上消耗的轉(zhuǎn)差功率比較大，因此衍生出來的節(jié)能效果自然也比較差。在啟動及調(diào)速換擋工作進行的過程當中，會形成比較嚴重的電流沖擊問題。在中高速運行的過程當中會形成比較強烈的振動，因此沒有辦法對設(shè)備的安全心梗做出保證。

3.改造方法

為了可以讓傳統(tǒng)型交流繞線型電機串電阻調(diào)速系統(tǒng)當中的缺陷得到彌補，可以使用變頻調(diào)速技術(shù)對提升機進行改造，逐步在全頻率范圍當中實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩控制目標。在再生能量處理領(lǐng)域當中，可以應(yīng)用節(jié)能效果更為明顯的回饋制動方案。在詳細分析提升機安全性能的情況下，就需要將液壓機械制動系統(tǒng)保留下來，并在設(shè)計工作進行的過程當中，對液壓機械制動和變頻器制動進行整合。

因為繞線型電動機相較于鼠籠型電動機來說，力矩比較大，并且過載能力也比較強，因此仍然使用以往的10極310kw繞線型電機，當使用變頻器驅(qū)動的過程當中，需要將轉(zhuǎn)子當中的三根引出線進行短接。在電動機軸端使用自制的軸編碼器支架將編碼器放置在電動機的軸端上。

斜井提升負載是十分典型的恒轉(zhuǎn)矩特性負載，重車上行的過程當中，電機中的電磁轉(zhuǎn)矩一定是需要客戶負載的主轉(zhuǎn)矩，啟動的過程當中也需要克服一定靜摩擦力力矩，電機處于電動工作狀態(tài)，并且工作位于第一象限當中。在重車減速的時候，雖然重車在斜井面上有一個向下的分力，但是重車減速的時間比較短暫，在此情況下電機工作處于第二象限當中，在另外一列重車上行的時候有，電機處于反向電動狀態(tài)當中，在第三象限和第四象限當中工作。

結(jié)語

依據(jù)上文中的敘述可以得知的是，提升機調(diào)速系統(tǒng)在經(jīng)過變頻改造之后，可以讓提升機的運行安全性及穩(wěn)定性得到改善，也可以讓電動機的調(diào)速范圍大幅度提升，調(diào)速模式本身的平滑性比較強，不單單可以節(jié)省下來一定數(shù)量的電能，也可以讓電機的運行效率得到大幅度提升，因此變頻調(diào)速模式應(yīng)當逐步在礦井提升機調(diào)速系統(tǒng)當中得到更大范圍的推廣及應(yīng)用，以便于可以對礦井提升機的運行效率及穩(wěn)定性做出一定保證，最終可以在我國社會經(jīng)濟發(fā)展進程向前推進的過程中，做出一定貢獻。

參考文獻

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（作者單位：河南省平頂山市平媒股份四礦）