變頻調速技術在煤礦立井提升機的應用

吳延輝

【摘 要】煤礦企業生產的過程中，礦井提升機是地上地下交通運輸的重要設備，承擔著礦物、物料以及設備的運輸作業。變頻調速技術運用，提高了礦井經濟效益和社會效益。文章中結合變頻調速技術的發展，對其在煤礦提升機中的應用進行了分析。

【關鍵詞】變頻調速技術；立井提升機；煤礦

在開采煤炭的過程中，立井提升機更是其重中之重的設備，它的工作狀況決定了煤炭開采的經濟效益。變頻調速技術在立井提升機的應用，保障了煤炭采集生產工作的安全可靠性，同時也大大節省了電能消耗。

一、煤礦提升機的分類

（一）根據用途分類。從提升機的用途來看可以將其分為主井提升機和副井提升機兩種。主井提升機主要是用來在井下開采過程中提升煤炭的。礦井提升機主要是用來完成矸石、廢料、以及人員設備等的提升運輸，在大部分的副井提升機中都是以罐籠或串車作為提升容器。

（二）根據提升類型分類。根據提升類型的不同分為單繩纏繞式提升機和多繩摩擦式提升機。早些年的煤礦產生過程都是使用變直徑滾筒提升機，而現在絕大部分都是等直徑圓柱型滾筒的單繩纏繞式提升機。目前所使用的多繩摩擦式提升機主要包括塔式和落地式兩種。

（三）根據井筒的傾角分類。根據井筒的傾角不同，分為立井提升機和斜井提升機。通常立井提升機都是以箕斗或罐籠來作為它的主要提升容器，本文主要從立井提升機來進行分析。

二、變頻調速技術的原理及其發展歷程

（一）變頻調速技術基礎介紹

變頻調速技術通常都是在變頻調速系統中使用其他控制技術協助完成調速傳動任務的一項新型技術。在利用變頻調速技術進行調速時，為了更好地滿足傳動的轉速轉矩等要求，需要使用其他的控制技術進行協助工作，可以有效地保證煤礦提升機靜、動態性能的穩定性。除此之外，還必須消除變頻調速技術應用中變頻器對外干擾等問題。

（二）變頻調速技術的原理

變頻調速技術是采用生產中與變頻器的原理相結合的手段，使生產系統完成調動、傳動，在使用變頻調速技術進行生產生活的過程中，變頻調速技術主要功能是在確保設備轉矩、性能穩定的前提下，充分與機械控制技術相結合。此外，在變頻器運行過程中還需要消除變頻器以外的干擾信號。變頻調速技術是集電氣控制、自動化、計算機技術于一門的多學科的綜合技術，在具有較多優點的同時，專業人員的操控技術要求也很高。

（三）變頻技術的發展歷程

一是電力電子器件向全控型轉換。變頻器采用的電力電子器件變頻器主要是電力電子器件為基礎構成的，在變頻技術應用的早期，晶閘管是變頻器的最主要零件，其主要構成元件為半空器件，隨著變頻技術不斷發展，之后變頻器已經被全控器件所代替。通過對比全控型器件的變頻器與半控型器件構成的變頻器的優缺點，不難發現它不但能夠實現提升設備自動運行，而且還能夠使設備的運行功率也得到巨大的提升，使變頻器的功能得到完善。

二是線路結構向數字化轉換。變頻器是通過連接線路將所有的元器件連接而成的，早期的變頻器通常都是由模擬電路分立元器件、數字電路以及集成塊所組成的。隨著科學技術的發展，大規模集成數字電路的出現，變頻器的連接線路已經慢慢地轉換為數字化的線路結構，這在很大程度上提升了變頻器線路結構的可靠性。

三是運行過程向智能化轉化。21世紀是信息化時代，計算機的加入可以說是變頻器發展過程中的一大突破，它不僅讓變頻器的結構、運行過程變得更加智能化，同時也將許多分模塊的功能集中在一起，例如：SPWM 波形的生成，矢量控制的實時計算等。在實際的運用中，可以較好地實現自監控、自我診斷等多項功能，提高變頻器運行效率的同時，也實現了自動化控制，例如：開機停機、加減速、正反轉、制動等。

三、變頻調速技術在煤礦立井提升機中的作用

變頻調速技術不僅可以實現提升恒轉矩的目的，還可以快速解決由于煤礦生產中電網上的差異所帶來的各種問題，它對改善煤礦提升機的操控性能和安全性能有著非常明顯的效果。除此之外，將變頻調速技術應用在煤礦提升機中，還可以起到增加提升機負載能力，加大啟動力矩的效果，有利于實現電機的軟啟動。

（一）產生直流制動的作用

隨著礦井開采深度的不斷增加，煤炭提升機慣性滑行的減速就會不斷減小，減速的時間進而延長，嚴重影響了煤礦生產過程的效率，這時應該采用直流制動方式來進行提升機的減速。當煤礦提升機需要停止時，變頻調速技術可以有效控制提升機，確保可以正常、準確地停車。在煤礦卸貨減速過程中，變頻調速技術的應用可以讓提升機平滑的狀態由高速轉化為低速，大大提升了控制效果。在煤礦提升機使用過程中，如果出現緊急情況，應用變頻調速技術也可以迅速閘住提升機，從而有效避免“溜勾”現象的出現。

（二）有利于形成S形速遞曲線

煤礦提升機在使用過程中必須保持它的平穩和安全，特別是在對工作人員的運輸中，除了要保證提升機的安全穩定外，還要講究一定的舒適度。梯形速度圖作為我國煤礦提升機使用中最為廣泛的速度圖之一，在變頻調速技術的應用下，不僅可以保證提升機運行的連續性和平滑性，還有利于形成S形速遞曲線。此外，還可以通過修改控制參數的方式完成提升機的加速啟動和減速制動，即便在復雜多變的環境中也能夠有效進行控制。變頻調速技術的應用除了提高控制系統的安全性與穩定性外，還可以減少礦井提升機的基礎維護工作。

（三）節能降耗

煤礦提升機在煤礦生產過程中的使用頻率非常高，其能源消耗也相對較大，變頻調試技術在煤礦提升機變頻器中的應用，不僅能提高控制性能，同時還起到了節能降耗的效果。變頻調速技術可以調節提升機的輸出功率，使其具有連續性，從而達到無級調速的效果；通常煤礦提升機都是使用硅或可控硅整流電源的裝置來完成動力制動，這樣的制動方式比傳統制動方式更節能，進一步降低了能源損耗。在變頻調速技術下，所使用的煤礦提升機的容器提升方式是低頻發電機組的自動化提升，大大縮短了提升周期，進一步改善了提升能力，節電效果顯著。提高煤礦提升機的電壓穩定性。變頻調速技術可以保持電壓的穩定性，而穩定的電壓可以確保煤礦提升機在額定功率下正常工作，避免出現電壓過高或過低的情況，從而減少對電機的損害。

四、結語

變頻調速技術在煤礦提升機中的應用，不僅實現了提升機的智能化控制，還在提高生產效率和保障生產安全的同時大大減少煤礦提升機的能源消耗，為煤礦企業帶來巨大的經濟效益。

【參考文獻】

[1]趙國飛.PLC及變頻控制在煤礦立井提升機中的研究應用[J].科技與創新，2018（13）：155-156.