變頻技術(shù)在礦井提升機(jī)中的應(yīng)用

摘 要：在礦井生產(chǎn)作業(yè)過程中，變頻技術(shù)礦井提升機(jī)可以在極為復(fù)雜繁重的工作環(huán)境內(nèi)實(shí)施運(yùn)行作業(yè)，并且該項(xiàng)機(jī)械設(shè)備穩(wěn)定性能好，而且運(yùn)行安全可靠。以往傳統(tǒng)提升機(jī)在礦井應(yīng)用作業(yè)時(shí)，調(diào)速系統(tǒng)不靈活，安全性能較差，缺乏穩(wěn)定性，工作效率極低等諸多問題因素。隨著科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，礦井提升機(jī)中加入變頻技術(shù)可以有效改善電壓穩(wěn)定性，提升工作效率，為礦井企業(yè)獲取巨大經(jīng)濟(jì)效益。為此，本文將以傳統(tǒng)調(diào)速控制技術(shù)存在的問題為入手點(diǎn)，淺析闡述變頻技術(shù)優(yōu)勢(shì)以及變頻技術(shù)在礦井提升中應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：變頻技術(shù);礦井提升機(jī);應(yīng)用

礦井提升拖動(dòng)裝置在應(yīng)用過程中，對(duì)執(zhí)行啟動(dòng)、停止以及調(diào)速等技術(shù)要求相當(dāng)嚴(yán)格，確保多有控制系統(tǒng)始終出穩(wěn)定狀態(tài)。為了保證礦井提升機(jī)達(dá)到該項(xiàng)要求，就要保證整個(gè)礦井作業(yè)系統(tǒng)達(dá)到節(jié)能、可靠、安全。將變頻技術(shù)應(yīng)用到礦井提升機(jī)當(dāng)中，從而最大限度的降低控制系統(tǒng)調(diào)速運(yùn)行時(shí)的熱能損耗，保證交流電處于無極速度調(diào)整狀態(tài)。

1 分析傳統(tǒng)調(diào)速控制技術(shù)的存在的問題

傳統(tǒng)礦井提升機(jī)主要是通過改變子串電阻的形式改變電流回路問題，以此提升電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度，增加提升機(jī)調(diào)速。該種提升機(jī)在以往礦井生產(chǎn)作業(yè)中擁有巨大優(yōu)勢(shì)，如機(jī)械設(shè)備較輕、維修比較方便以及機(jī)械設(shè)備造價(jià)費(fèi)用較低等。隨著科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，傳統(tǒng)調(diào)速控制技術(shù)優(yōu)勢(shì)越發(fā)顯得微不足道。尤其對(duì)礦井外圍機(jī)械設(shè)備改造升級(jí)以后，傳統(tǒng)調(diào)速控制機(jī)械設(shè)備無法滿足生產(chǎn)作業(yè)需求。首先，傳統(tǒng)提升機(jī)在生產(chǎn)作業(yè)過程中，爬行速度較為緩慢，即便操作人員對(duì)其加減速度進(jìn)行調(diào)整以后，速度已經(jīng)無法匹配外圍機(jī)械設(shè)備需求，并且常常發(fā)生各種機(jī)械故障。其次，傳統(tǒng)提升機(jī)在啟動(dòng)過程中，其機(jī)械內(nèi)部的轉(zhuǎn)子串電阻耗能較大，容易損傷電子器件，造成不必要的能源浪費(fèi)。

2 分析變頻技術(shù)在礦井提升機(jī)中的優(yōu)勢(shì)

變頻技術(shù)其自身轉(zhuǎn)動(dòng)性既滿足傳統(tǒng)調(diào)速轉(zhuǎn)速要求，又能保證系統(tǒng)在生產(chǎn)作業(yè)中的穩(wěn)定性，就本企業(yè)來說，采用的兩套提升設(shè)備均是由瑞典ABB公司引進(jìn)的提升設(shè)備，由于變頻技術(shù)在提升機(jī)中的應(yīng)用，為提升機(jī)的安穩(wěn)穩(wěn)定性提供了更多保障。就本企業(yè)這兩部提升設(shè)備來說，采用的都是四繩落到摩擦式，其中一號(hào)提升機(jī)，其電機(jī)功率達(dá)1540千瓦，其最大提速也達(dá)到了8m/s，同時(shí)其滾筒直徑達(dá)到4m，最大提升重量達(dá)到26t，可以對(duì)較多的大型設(shè)備進(jìn)行整體性提升，包括液壓支架等設(shè)備。同時(shí)，本設(shè)備還運(yùn)用了DTC直接轉(zhuǎn)矩控制，在我國(guó)處于遙遙領(lǐng)先的地位，此外對(duì)于提升機(jī)的安裝來說，也處于國(guó)際頂尖水準(zhǔn)。

對(duì)于2號(hào)提升機(jī)來說，其電機(jī)功率641kW，滾筒直徑2.5m，最大提升為4t，最大提速為5m/s，該機(jī)屬于直流驅(qū)動(dòng)，對(duì)于副立井的提升來說，其運(yùn)用的是PLC數(shù)控技術(shù)，可以進(jìn)行自我調(diào)控與自我故障診斷，因此在國(guó)內(nèi)外具有較強(qiáng)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。

同時(shí)，對(duì)于提升機(jī)的內(nèi)部構(gòu)造來說，可以通過外圍來有效控制變頻電路，減少對(duì)其他機(jī)械設(shè)備的影響。換句話說變頻技術(shù)是結(jié)合電力電子、微機(jī)控制、電氣控制以及傳動(dòng)自動(dòng)化結(jié)合在一起的新型技術(shù)。依照當(dāng)前市場(chǎng)發(fā)展方向判斷，變頻技術(shù)將廣泛應(yīng)用于更多技術(shù)領(lǐng)域。其中變頻技術(shù)優(yōu)勢(shì)主要在于以下幾個(gè)方面：

2.1 啟動(dòng)平穩(wěn)

礦井機(jī)械設(shè)備的工作環(huán)境較為惡劣，這就使得電氣設(shè)備需要良好的機(jī)械性能。當(dāng)前，大多數(shù)礦井電力系統(tǒng)經(jīng)常因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間使用出現(xiàn)電路老化，系統(tǒng)性能低下等相關(guān)問題，并且傳統(tǒng)提升機(jī)在啟動(dòng)過程中功率耗費(fèi)較大，往往瞬間發(fā)生電流激增情況，致使原本陳舊老化的電線線路不堪重負(fù)，存在較大安全隱患，甚至還會(huì)燒毀其他設(shè)備的分線路，嚴(yán)重危及礦井企業(yè)人身財(cái)產(chǎn)安全。而變頻技術(shù)在啟動(dòng)時(shí)，電流電壓不會(huì)發(fā)生較大變化，降低線路負(fù)荷，不影響其他機(jī)械設(shè)備，增加提升機(jī)運(yùn)行的安全性，防止電機(jī)電路發(fā)生燒毀情況，確保外圍機(jī)械設(shè)備始終處于良好工作狀態(tài)。

2.2 調(diào)速性能良好

變頻技術(shù)主要是根據(jù)礦井提升機(jī)生產(chǎn)作業(yè)的實(shí)際情況以及電機(jī)負(fù)荷變化情況，對(duì)電機(jī)速度進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整以后工作模式能夠保證電機(jī)作業(yè)擁有良好的連貫與穩(wěn)定性，減少電機(jī)損耗，保證調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在操作過程中只需借助參數(shù)設(shè)定，就能對(duì)其啟動(dòng)加速、減速停止以及勻速運(yùn)行等方式予以有效控制。通常該種變頻器在使用過程中很少發(fā)生故障，不需要經(jīng)常進(jìn)行保養(yǎng)維護(hù)。

2.3 降低能源消耗

礦井提升機(jī)加入變頻技術(shù)以后，能夠有效提升控制生產(chǎn)作業(yè)時(shí)間，減少低速爬行時(shí)間，并在此基礎(chǔ)上增加提升機(jī)循環(huán)次數(shù)。變頻技術(shù)通過適當(dāng)調(diào)整以后，能夠?qū)ζ鋮?shù)頻率給予有效控制，保證電機(jī)物料流量達(dá)到最佳效果，這樣不但能減少能源消耗，還能降低提升機(jī)自身消耗，從而為企業(yè)節(jié)省大量不必要的能源花銷，提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

3 變頻技術(shù)在礦井提升機(jī)中的應(yīng)用

本企業(yè)副立井井筒直徑達(dá)到8.2m，井深達(dá)589m，擔(dān)任全礦人員、設(shè)備、物料、矸石的提升及下放工作，其中副立井的提升系統(tǒng)裝備有提升機(jī)兩套，分別為1號(hào)提升機(jī)和2號(hào)提升機(jī)，1號(hào)提升機(jī)分別裝備1.5t的雙層四車加寬罐籠及雙層四車普通罐籠;2號(hào)提升機(jī)裝備平衡錘和對(duì)長(zhǎng)材料進(jìn)行下放的交通罐籠，單一性的水平提升可以達(dá)到558.9m，因此，如此高強(qiáng)度的提升任務(wù)，更需要變頻技術(shù)對(duì)提升機(jī)的質(zhì)量進(jìn)行保證。

具體來說，礦井井通常在提取重物時(shí)，其物理屬性為摩擦性。為了有效克服重物的摩擦性，使其始終保持恒久性轉(zhuǎn)矩作用力，保證提升方向永遠(yuǎn)保持不變，需要提升機(jī)在向上爬行過程中，利用電機(jī)中電磁轉(zhuǎn)矩作用力來有效減少重物轉(zhuǎn)矩中的作用力，同時(shí)還要對(duì)摩擦產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩作用予以充分考慮。在通常情況下，在上述各種力的影響作用主要來自電機(jī)。也就是說，提升機(jī)以減速慢行的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)時(shí)，雖然不需要維持多少時(shí)間，但是提升機(jī)仍然繼續(xù)會(huì)在礦井井不斷提升自己的屬性。在此過程中，該階段的電機(jī)在工作時(shí)就會(huì)處于第二象限。倘若提升機(jī)在生產(chǎn)作業(yè)過程中遇到另一個(gè)重車，且兩車處于相向運(yùn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)通常在這種工作模式中予以反方向運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)電機(jī)工作狀態(tài)則是由第三象限到達(dá)第四象限。由此可見，電機(jī)運(yùn)行到不同階段就會(huì)處于不同工作狀態(tài)。根據(jù)上述理論屬性研究發(fā)現(xiàn)，耗能制動(dòng)機(jī)可以加重提升機(jī)對(duì)重力勢(shì)能的大量消耗，需要借助反饋機(jī)制來降低耗能。

礦井提升機(jī)要想保證變頻器安全穩(wěn)定性，就要阻斷提升機(jī)中電子路線。通常提升機(jī)在常規(guī)工作狀態(tài)下，礦井企業(yè)需要對(duì)礦機(jī)底部與礦井井出口位置設(shè)置安全信號(hào)燈，只有這樣提升機(jī)才能在安全信號(hào)的指引下予以生產(chǎn)作業(yè)。提升機(jī)還可以通過自身的變頻控制系統(tǒng)對(duì)外圍機(jī)械設(shè)備予以指揮調(diào)控，并在此基礎(chǔ)上保證其外圍機(jī)械設(shè)備內(nèi)部原有制動(dòng)系統(tǒng)以及液壓機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)，確保所有機(jī)械系統(tǒng)都能實(shí)現(xiàn)無縫對(duì)接控制。另外，變頻技術(shù)中的連續(xù)性調(diào)速還能增加測(cè)量?jī)x器的精準(zhǔn)度，以此確保提升機(jī)在日常工作中停止位置的精準(zhǔn)性，使其在相對(duì)的封閉環(huán)境中能夠做出正確的信息反饋，以此保證礦井企業(yè)人民生命財(cái)產(chǎn)安全。

4 結(jié)語

綜上所述，變頻技術(shù)應(yīng)用到礦井提升機(jī)當(dāng)中以后，能夠有效解決傳統(tǒng)調(diào)速技術(shù)系統(tǒng)線路，確保其位置的精準(zhǔn)性，降低電機(jī)線路系統(tǒng)存在的安全隱患，節(jié)約能源消耗等。隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，變頻技術(shù)在我國(guó)礦井企業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，有效提升礦井企業(yè)生產(chǎn)作業(yè)安全，確保人民生命財(cái)產(chǎn)不受侵害，降低安全事故發(fā)生率。為此，我國(guó)技術(shù)研究部門應(yīng)對(duì)變頻技術(shù)予以深入研究，使其可以應(yīng)用到更加廣泛的技術(shù)領(lǐng)域，繼而為我國(guó)礦井企業(yè)提供更多安全保障。

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作者簡(jiǎn)介：

李媛媛（1990- ），女，籍貫：山西潞城，學(xué)歷：大學(xué)本科，2015年畢業(yè)于河南理工大學(xué)，職稱：助理工程師，研究方向：煤礦機(jī)電。