變頻器在煤礦斜井絞車系統(tǒng)中的應(yīng)用探討

張東亮

摘 要 作為煤礦生產(chǎn)設(shè)備的重要組成部分，煤礦斜井絞車系統(tǒng)是一種單筒單繩式的提升系統(tǒng)，在生產(chǎn)中發(fā)揮著非常重要的作用，其運行安全也收到了煤礦管理人員的充分重視。本文結(jié)合變頻器的相關(guān)概念，對其在煤礦斜井絞車系統(tǒng)中的應(yīng)用情況進(jìn)行了分析和探討。

關(guān)鍵詞 變頻器;煤礦斜井絞車系統(tǒng);應(yīng)用

中圖分類號：TD55 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）22-0137-01

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國社會對于能源和資源的需求不斷增長，能源問題成為社會各界關(guān)注的重點。煤炭資源作為我國應(yīng)用最為廣泛的基礎(chǔ)資源，在社會發(fā)展中的作用是不可替代的，因此，做好煤炭的開采工作，確保煤礦生產(chǎn)安全，是十分重要的。在煤礦斜井絞車系統(tǒng)中應(yīng)用變頻器設(shè)備，可以有效提高煤礦生產(chǎn)的安全性和可靠性，應(yīng)該得到充分地重視和推廣。

1 變頻器的相關(guān)概念

變頻器，是一種應(yīng)用變頻技術(shù)和微電子技術(shù)，通過對電機工作電源頻率進(jìn)行改變的方式，對交流電動機進(jìn)行控制的電力控制設(shè)備。通常情況下，變頻器主要包括有整流、逆變、濾波、制動單元、檢測單元、驅(qū)動單元等構(gòu)成，通過內(nèi)部IGBT的開端，實現(xiàn)對于輸出電源的電壓與頻率的調(diào)整，然后，結(jié)合電機的實際需要，提供相應(yīng)的電源電壓，從而實現(xiàn)節(jié)能、調(diào)速的目的。

在煤礦絞車系統(tǒng)中，變頻器的主要作用是對絞車系統(tǒng)的調(diào)速，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定安全運行。變頻器調(diào)速系統(tǒng)可以分為兩個部分，其一，以絞車電機作為電動機進(jìn)行調(diào)速，也就是通常所說的逆變過程，整個過程分為整流、逆變和濾波，以逆變?yōu)楹诵?，可以實現(xiàn)對電機定子供電頻率的改變。其二，以絞車電機為發(fā)電機，也稱能量回饋過程，同樣可以分為三個組成部分，即整流、回饋逆變和輸出濾液，以回饋逆變?yōu)楹诵?，可以使得輸出電壓的相位呈現(xiàn)出與電網(wǎng)電壓的一致性。在這種情況下，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)重壓或者減速的情況，對其進(jìn)行操作的同時，會向電網(wǎng)發(fā)出回饋。在煤礦斜井絞車系統(tǒng)中應(yīng)用變頻器，可以有效提升系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和安全性，確保煤礦生產(chǎn)的順利進(jìn)行，其意義和作用都是非常重要的。

2 變頻器在煤礦斜井絞車系統(tǒng)中的應(yīng)用

在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的帶動下，我國社會對于能源的需求不斷增加，煤礦作為目前我國應(yīng)用最為廣泛的資源，受到了社會各界的廣泛關(guān)注。煤礦斜井絞車系統(tǒng)主要是以電機帶動機械設(shè)備，進(jìn)而通過鋼絲繩帶動容器在井筒中升降，以完成輸送任務(wù)，現(xiàn)代煤礦斜井絞車設(shè)備提升量大、速度高，是煤礦生產(chǎn)中極其重要的基礎(chǔ)性設(shè)施。但是，傳統(tǒng)的煤礦斜井絞車系統(tǒng)采用的多事繞線式電機調(diào)速系統(tǒng)，在提升機的爬升階段，對于速度的控制能力相對較差，而且當(dāng)提升機出現(xiàn)負(fù)載變動時，很難實現(xiàn)減速控制，會給設(shè)備的使用帶來一定的困難，影響煤礦生產(chǎn)的穩(wěn)定進(jìn)行。對此，為了實現(xiàn)系統(tǒng)的恒加速以及恒減速控制，相關(guān)技術(shù)人員在煤礦斜井絞車系統(tǒng)中引入了變頻器，本文結(jié)合相應(yīng)的實例，對其進(jìn)行簡單分析。

1）系統(tǒng)概況。某煤礦原有的斜井絞車系統(tǒng)為單筒單繩式提升，系統(tǒng)主要包括有1.2 m絞車、車斗、75 kW繞線式電機、電磁抱閘裝置、電源柜、電阻箱等，當(dāng)電磁抱閘裝置斷電時，會處于完全制動狀態(tài)。該系統(tǒng)的優(yōu)勢在于，整體設(shè)計簡潔，可靠性較高，性能穩(wěn)定，而且操作簡單，可以非常方便地實現(xiàn)與系統(tǒng)的連接。但是，其調(diào)速方式相對落后，而且整個電控系統(tǒng)繁瑣，控制復(fù)雜，很容易發(fā)生各種各樣的故障和問題，使得系統(tǒng)的維護(hù)壓力巨大，而且在調(diào)速過程中，電阻會消耗大量的電能，造成嚴(yán)重浪費。不僅如此，控制系統(tǒng)還存在調(diào)速范圍小、調(diào)速不均勻、維修成本高等問題。對此，煤礦技術(shù)人員對其進(jìn)行了變頻改造，在系統(tǒng)中應(yīng)用了變頻器，改善了系統(tǒng)的性能。

2）變頻改造。通過對原絞車系統(tǒng)的分析，結(jié)合煤礦的實際情況，對系統(tǒng)進(jìn)行了相應(yīng)的變頻改造，新的絞車系統(tǒng)更加簡單，由變頻器、泄放電阻柜以及操作臺構(gòu)成，而且整個電控系統(tǒng)的連線非常簡單，無論是體積還是重量，與原系統(tǒng)相比都有了大幅度的減小，而系統(tǒng)的調(diào)速性能也出現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。在系統(tǒng)中應(yīng)用的變頻器，調(diào)速范圍可以達(dá)到0-400 HZ，頻率調(diào)節(jié)精度達(dá)到了0.01 HZ，基本上實現(xiàn)了無極調(diào)速，與改造前相比，電機可以在真正意義上實現(xiàn)軟啟動以及平滑調(diào)速。不僅如此，通過提高輸入電源的功率因數(shù)，可以在基頻以下實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩輸出，輸出的功率隨著轉(zhuǎn)速的變化而變化，具有良好的節(jié)能效果。

3）實際應(yīng)用。改造后的斜井絞車系統(tǒng)的操作臺具有兩個控制手柄，分管調(diào)速功能和制動功能。同時，在操作臺的面板上，設(shè)置有響應(yīng)的緊急制動按鈕盒電鎖按鈕，與原系統(tǒng)相比，操作更加簡單，而且更富人性化，充分考慮了操作人員的操作習(xí)慣。在對變頻柜和電阻柜進(jìn)行設(shè)計改造的過程中，參考了礦用一般標(biāo)準(zhǔn)，將泄放單元設(shè)置在了電阻柜內(nèi)，通過面板上的調(diào)節(jié)按鈕，實現(xiàn)對泄放速度的調(diào)節(jié)。如果需要對設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行了解，可以觀察指示燈的變化情況，當(dāng)指示燈為綠色時，表明工作狀態(tài)正常，而如果指示燈變?yōu)榧t色，則表明設(shè)備存在相應(yīng)的故障或異常，需要及時進(jìn)行檢查和處理。同時，為了確保系統(tǒng)的運行安全，在控制系統(tǒng)中沿用了原系統(tǒng)的電磁抱閘裝置，而在泄放單元，則采用了與逆變單元相同規(guī)格的變頻器，可以保證泄放容量的富余以及系統(tǒng)的安全運行。采用了無感電阻作為泄放電阻，以實現(xiàn)對于泄放速度的有效控制。

4）應(yīng)用效果。與變頻改造前相比，煤礦斜井絞車系統(tǒng)的優(yōu)勢非常顯著，如性能更加優(yōu)良、安全可靠、節(jié)能顯著、占地面積小、維護(hù)量少等。試運行三個月，系統(tǒng)性能穩(wěn)定，運行正常，節(jié)能效果非常明顯?？梢哉f，變頻器的應(yīng)用，使得電機在真正意義上實現(xiàn)軟啟動和平滑調(diào)速。與其他轉(zhuǎn)自串電阻調(diào)速不同的是，變頻器調(diào)速不僅能夠降低轉(zhuǎn)差率，提高電路的功率因數(shù)，還可以實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩輸出，具有良好的節(jié)能效果。不僅如此，變頻器能夠通過軟件的作用，對輸出轉(zhuǎn)矩、加速時間等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)和改變，在目標(biāo)頻率以及上下線頻率的改變中發(fā)揮著非常重要的作用。而且，變頻器還具有良好的兼容功能，在實際應(yīng)用過程中，可以根據(jù)具體的要求，對其運行參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的改變，應(yīng)用范圍更加廣泛，而且可靠性較好。變頻器的回饋單元還可以實現(xiàn)回饋制動功能，從而實現(xiàn)運行過程中的軟制動，減少對于人員和設(shè)備的影響，避免出現(xiàn)設(shè)備下滑或脫落的情況，保障生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

3 結(jié)束語

總而言之，斜井絞車系統(tǒng)在煤礦生產(chǎn)中的作用是至關(guān)重要的，做好系統(tǒng)的管理維護(hù)，保障系統(tǒng)運行安全，是煤礦管理人員需要重點考慮的問題。在煤礦斜井絞車系統(tǒng)中，應(yīng)用變頻器，對系統(tǒng)進(jìn)行變頻改造，可以有效減少系統(tǒng)的占地面積，節(jié)約投資和維護(hù)成本，具有顯著的節(jié)能效果，更可以保障系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，提高煤礦企業(yè)的生產(chǎn)效率好，促進(jìn)煤礦行業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]雷啟文.變頻器在煤礦提升系中的應(yīng)用研究[J].科技致富向?qū)В?011（6）：309，314.

[2]陳皓.變頻技術(shù)在煤礦設(shè)備中的應(yīng)用[J].礦業(yè)安全與環(huán)保，2012，39（z1）：175-177.endprint