變頻技術在煤礦豎井主提升絞車的應用探討

余洋

摘要：主提升絞車是煤礦生產中的常用設備，其在整個生產體系中占據著不可替代的作用價值。在煤礦豎井主提升絞車中引入變頻技術可以有效提高主提升絞車在礦井運作中的精準度和可靠度，降低故障發生率，減少制動損耗。

關鍵詞：變頻技術;煤礦豎井;主提升絞車;技術應用

引言：

目前，國內的煤礦豎井主提升絞車最常用的控制方式是電控，這一方式的弊端很顯現，即存在準確性低和維護成本高等問題，這些問題對煤礦安全生產和持續發展產生了諸多不利影響，必須通過對設備進行升級才能有效解決這一問題。為從根本上解決這一問題，依靠變頻技術對主提升絞車進行優化升級成為了一種有效途徑。因此，通過對變頻技術的應用研究，對于提高煤礦生產效率具有一定的現實意義。

一、變頻技術的應用系統組成

（一）主控臺

主控臺是操控主提升絞車的主要設備，其由顯示器、主控制器和輔助回路構成。作為主控制器的核心零部件，PLC將接收到的各項信息加以計算和分析，并將分析出的最終結果輸出到顯示屏，操作人員通過查看顯示屏上的信息選擇對應的操作方式。專業人員發出指令，并操作主提升絞車完成啟動和加速等一系列常規操作。[1]

（二）電源柜

顧名思義，電源柜是主提升絞車的主要電力來源。考慮到礦井生產的基本需求，一般為雙電源、單母線結構。電源柜的電力來源于地面變電站，并同時與多個母線段進行連接。這種連接方式具有一定的技術優勢，可以在線路發生故障問題時，選擇其他母線段進行連接，從而保證電源柜的電力供應，避免主提升絞車在運行過程中因電力中斷而停止運行。

（三）變頻控制柜

變頻控制柜是變頻技術的控制設備，其中最為關鍵的結構是變頻器。變頻器主要用于調節電機，決定著變頻技術的綜合應用質量。

二、變頻技術的應用原理

系統的主回路是由制動電阻、進線電抗器和進線斷路器等組成。進線斷路器為其提供電源。一般情況下，變頻器需要與進線電抗器相互連接，其作用在于控制諧波。因為變頻技術在保持低速運行狀態下會產生一定量的諧波，一旦諧波量超過了安全范圍，會導致整個系統的能耗大幅度提升，故設備的使用壽命與穩定性均會受到不同程度的影響。而在進線端安裝電抗器之后，變頻器所產生的諧波可以得到有效控制，諧波自身對于供電回路的負面影響可以在最大程度上得到控制。

礦井主提升絞車在提升重物時，整個系統尤其是抱閘系統在剎車環節損耗較多，進而增加了維護次數和成本。從某種角度來看，剎車行為本身就會對系統的穩定性造成負面影響，輕則導致運行遲緩、運行數據異常，重則會中斷主提升絞車與操控系統之間的連接，導致主提升絞車處于失控狀態。而在使用變頻技術之后，制動方式轉變成為了能耗制動，即常規制動通過控制能耗供給來緩慢完成，緊急制動再采取抱閘制動方式。這也意味著主提升絞車在制動時不會造成較大的機械沖擊波，可以在保證運行流暢性的基礎上，保證制動效果，避免因為制動幅度過大而造成損耗的增加，同時顯著地減少了設備的磨損程度。[2]

變頻控制臺所使用的控制方式為觸摸式控制，顯示屏自身具有觸摸參控功能。顯示屏中所顯示的數據主要以工況、運行速度為主，并能夠實時反映監控系統的相關內容，確保操控人員可以通過數據和實時運行影像資料來對主提升絞車運行情況的監測。考慮到實際操作需求，除了可以通過控制臺進行控制之外，工作人員也可以通過操作手柄按鍵就能完成對礦井主提升絞車的遠程操作。變頻技術的應用將主提升絞車的全部電子元件與PLC控制模塊相互連接，這也意味著工作人員能夠實時掌握主提升絞車各個部分的運行狀況，如變頻器、油壓、電機溫度等，所有監控項目均可以通過實時數據的形式呈現在控制臺上。一旦PLC模塊發現主提升絞車的某一部分存在故障問題時，可以在短時間內確定故障位置，通過顯示屏和指示燈兩種方式將故障信號傳遞給工作人員，并自動減緩主提升絞車的運行速度，保持安全的運行狀態。為了減少操作失誤現象的影響，變頻系統還具有系統互鎖和保護自鎖的功能，從而有效規避人為操作失誤、系統誤動等現象所造成的負面影響。[3]

三、注意事項

（一）注意變頻器容量的選擇

在變頻操作時，供電頻率也處于動態運行狀態，為保證變頻技術的實際應用效果，需要依據主提升絞車的實際性能個選擇變頻器容量，即電機額定電流和功率低于變頻器額定電流和功率。

（二）諧波的抑制吸收

第一，安裝合適的電抗器。變頻器的的進線端需要設置電抗器，從而達到吸收諧波的效果和目的。電抗器的規格應當滿足變頻器的基本標準，且要兼顧二者之間的兼容性問題，避免彼此沖突而影響實際運行效果。

第二，保證變頻器正確接地。變頻器在接地操作時需要使用專用線路，且相鄰設備的接地操作應當與其保持安全距離，避免互相干擾。

第三，在不影響實際需求的前提下縮短線路長度。縮短線路長度可以有效提高變頻操作的靈活性與可靠性。若變頻器需要使用單獨信號線和電源線時，需要避免各類線路的相互交叉。若因條件限制必須線路交叉時，則應當給予垂直較差處理措施。

四、結語

綜合來看，變頻技術在礦井主提升絞車中的應用具有較為明顯的實用價值，其能夠達到提高控制精度、提升工作效率、減少能耗和損耗的效果。因此，煤礦企業需要依據礦井生產的實際需求，逐步加大變頻技術的適用范圍，全面提高礦井生產的現代化程度，保證生產效益。

參考文獻

[1]趙華龍. 變頻技術在煤礦豎井主提升絞車的應用分析[J]. 機電工程技術， 2019， 48（9）：224-225.

[2]蔣光聰. 變頻技術在煤礦豎井主提升絞車的應用[J]. 科技創新導報， 2018， 15（33）：87-88.

[3]陳欣. 淺談PLC變頻技術在礦井提升絞車中的應用及維護[J]. 中國科技博覽， 2010（23）：319.

（中煤新集劉莊煤礦東區固定隊 安徽 阜陽 236200）