变频调速技术在煤矿提升机中的应用邢开都

变频调速技术在煤矿提升机中的应用邢开都

邢开都

（云南建投第十四建设有限公司）

摘要：变频调速技术是随时代发展出现的新技术，本文主要从变频调速技术的优点和发展历程出发，结合矿井提升机不同的分类方法，探究变频调速技术在矿井提升机工作过程中的有效应用。

关键词：变频调速技术；煤矿提升机；具体应用

煤矿提升机主要应用于复杂的矿山施工环境中，对设备施工的稳定性和安全性等的要求比较高。必须加强对煤矿提升机稳定性的重视，通过引入新的变频调速技术代替传统控制系统的调速电阻装置，推动煤矿提升机实现平稳运行，推动煤矿提升机平稳运行，实现提升机运行节能降耗的目的。

1.煤矿提升机分类方法

1.1实际用途分类

就实际用途而言，煤矿提升机主要可以分为主井提升机和副井提升机两类。一般来说，煤矿生产过程中生产出来的煤炭资源主要通过主井提升机将其提到地面。就主井提升机在运行过程中使用的提升设备而言，以三十万吨为界限，年产煤量在三十万吨以下的矿井使用串车和罐笼等配合主井提升机开展相关工作。而年产煤量在三十万吨以上的矿井则将箕斗作为主井提升机使用的主要设备。副井提升机使用的提升容器和年产煤量小于三十吨的主井提升机相同，都是串车和罐笼。工作人员和工作设备以及开采过程中产生的废物等主要通过副井提升机提升出来，主井提升机和副井提升机相互配合，可以促进其发挥最大效用。

1.2提升类型划分

就提升类型而言，煤矿提升机分为单绳缠绕式提升机和多绳摩擦提升机两种类型。其中，直径圆柱形滚筒是单绳缠绕式提升机运行的重要组成部分，相对较老的矿井还会使用变直径滚筒提升机施工。根据提升机井筒的倾角不同，多绳摩擦提升机可以分为立井提升机和斜井提升机两大类。二者在具体应用过程中也存在一定的差异，使用箕斗和罐笼作为提升机提升容器的是立井提升机，而斜井提升机则主要使用矿车和箕斗来开展提升运输工作。当井筒的倾角在二十五度以下时，主要通过矿车作为提升容器。用箕斗作为提升容器时，井筒的倾角一般处在二十五度和三十五度范围内。在一些规模相对比较大的矿井中，斜井提升机还会使用胶带运输机作为提升容器开展提升运输工作，对提高运输量，保证运输的安全性等具有重要意义。如图为单绳缠绕式提升机应用箕斗开展工作时的提升示意图，图中的数字1表示提升机，2表示天轮，三是井架，四是箕斗，5是卸载曲轨，6和9是煤仓，7是钢丝绳，8是翻笼，10是给煤机，11是装载设备。

Figure1单绳缠绕式提升机箕斗提升系统

1.3按电力拖动方式分

根据提升机的拖动方式进行分类，煤矿提升机可以划分为交流拖动提升机和直流拖动提升机两种类型。这两类煤矿提升机运行过程中使用的电源不同，提升的拉力和施工过程中可能会遇到的问题也存在一定差异，需要操作人员具体问题具体分析。

2.变频调速优势分析

传统调速系统运行过程中主要应用交流调速系统的转子串电阻调速，在煤矿提升机运行过程中经常出现运行故障问题，导致停车位置并不能发挥作用。同时，传统调速系统在运行过程中会造成严重的运行损耗，机械特性等也不能达到既定要求，调速控制系统所占的空间太多，在系统运行发热之后，可能会给井下工作环境造成不利影响，埋下很多安全隐患。通过使用变频调速技术，可以避免在稳定调试中出现变形等问题，适当停止大功率机器施工以节约电能消耗。变频调速技术使得电压和工作频率调整成为可能，提升机提升过程中出现故障的几率大大降低。变频调速技术的应用也可以实现对单次提升循环时间的有效控制，节约提升机爬升所浪费的时间，推动循环次数在此基础上有效增加。

3.变频调速发展历程

3.1电力电子器件变为全控制器件

变频器的核心器件即电力电子器件。早期的变频器主要应用晶闸管开展相关工作，而晶闸管是一种半控制类型的器件，因而在其使用过程中需要换相回路才能稳定工作，操作相对比较复杂。随着科技和电子技术的发展，变频器中逐渐引入全控制类型的器件来代替晶闸管等半控制类型的器件。全控制电力电子器件可以自行开关，其运行的功率等也可以满足既定要求，运行逐渐简易化，变频器操作的难度明显下降，对变频器功能拓展等具有重要意义。

3.2集成数字电路变为数字化电路的线路结构

在连接线路的帮助下，不同元器件按照一定的结构顺序串联起来即形成了变频器。以往主要使用模拟电路分立元器件作为变频器连接线路的主要元器件，其与集成块和数字电路联合在一起，组成了完整的变频器连接线路。随着近年来科学信息技术的不断发展，大规模集成数字电路的数量也在不断增加，由于其相较于传统的数字线路而言具有更大的优势，因而逐渐成为变频器使用的核心线路结构。通过使用该类数字化的线路结构，SPWM波形形成和整流器等元器件有效集合在一起，变频器所占的空间明显减少，线路结构整体的可靠性也实现了有效地提高。

3.3变频器智能化控制代替分模块控制

在变频器线路结构中引入计算机之后，变频器的运行效率明显提高，线路结构也适应科学技术发展，在此基础上实现了新的发展进步。通过借助先进的计算机技术，变频器在控制和诊断等方面的自动性也明显加强，运行过程中发生线路故障的几率大大下降，有利于维护变频器的正常运行，保证其工作效率和使用过程中的安全性。

4.变频调速技术在煤矿提升机中的应用

4.1直流制动

煤矿开采过程中，随着开采的深入，矿井的深度也会不断加深，在惯性滑行中，其滑行产生的减速度也会逐渐减小，这就导致矿机提升机运行过程中其在减速上耗费的时间明显加长，矿井提升机的服务时间明显受到影响，导致其工作的效率降低。通过引入直流制动方式，可以将煤矿提升机的加速和减速要求控制在合理范围内，继而推动矿井提升机正常合理运行。在矿机提升机运行过程中，当需要其停止时，应用变频调速技术可以及时将提升机闸住，停车的稳定性明显提高。而在煤矿提升机运行过程中出现减速度减小现象时，应用变频调速技术可以推动提升机进入低速状态，减轻高速状态平滑造成的影响。而当在矿井提升机运行过程中遇到紧急事故，需要及时停住矿井提升机时，变频调速技术也可以在该基础上实现有效应用，“溜勾”等意外事故出现的几率也大大下降。

4.2S形速递曲线有效控制

矿井提升机在运行过程中，对其提出的主要要求之一即运行要相对比较平稳，运行过程中的安全性和可靠性等需要得到保障，特别是副井提升机工作过程中，提升机运行时应当尽可能避免出现过于快速的提升和下滑等现象，保证矿井施工上下过程中的舒适感和安全。而在国内当前矿井提升机工作过程中，主要使用梯形速度图一类的速度图来指导操作。通过在矿井提升机工作过程中引入变频调速技术，提升机运行过程中的安全性、可靠性以及平稳性等要求就可以得到保证，继而在其运行过程中形成S形速递曲线。在此基础上，再借助相关工具等开展参数调整工作，考虑加速阶段和减速阶段的实际要求，就其具体应当使用的加速和减速措施制定针对性的程序策略，形成复杂且效果相对较高的控制措施，推动矿井提升机工作在该类措施的控制指导下顺利开展。变频调速技术是基于原有技术基础上的新应用，其相对智能化的操作方式和操作方法等有效提高了矿井提升机工作过程中的效率，对保障矿井提升机运行的安全性和平稳性等具有重要意义，矿井单位在安全防护等方面的支出费用明显下降，可以推动矿井生产效率提高，推动矿井生产有序运行。

4.3节约资源

矿井提升机工作过程中的功率相对较大，加上加速和减速等操作要求的影响，矿井提升机工作过程中的摩擦比较多，导致矿井提升机的使用寿命等受到影响。变频调速技术应用到变频器之中后，变频器可以帮助矿井提升机实现平滑调速提升下降、软启动等要求，矿井提升机运行过程中的能耗损失明显降低，满足了其在节能等方面的要求，有利于矿井提升机科学合理运行。其具体作用如下，首先，变频器可以调整矿井提升机工作过程中的输出功率，满足动机无极调速等要求。其次，在提升机制动方面，主要使用可控硅和硅来对电源装置进行整流。与传统的机械发电制动装置相比，该装置使用的电力资源明显减少，提升机在制动方面的可靠性明显提高，具有较好的跟随性能。再次，变频器应用到矿井提升机之中后，提升机在运行过程中使用的是低频发电组，箕斗提升工作可以自动化开展，提升周期明显缩短，提升能力等实现了有效进步，其在节约用电等方面的效果明显改善，最后，提升机的稳压性能明显改善，变频器可以将提升机运行过程中的功率控制在额定范围内，有效避免了电压过高、过低对提升机运行造成的损害。

5.小结

通过将变频调速技术应用到煤矿提升机工作过程中，矿井提升机的工作效率和工作安全性等都明显提高，传统工作过程中存在的问题都得到了有效的解决。同时，应用变频调速技术还可以满足提升机在节能降耗等方面的要求，对推动矿井生产效率和生产效益提高具有重要意义。

参考文献：

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[2]樊建峰.变频调速技术在煤矿提升机中的应用分析[J].科技创新与应用，2015，（31）：105-105.

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