摘 要：煤礦提升機是在復(fù)雜而又繁重的環(huán)境下工作的設(shè)備，也是礦井中主力設(shè)備，它的穩(wěn)定可靠安全運行關(guān)系重大，傳統(tǒng)的提升機中使用的調(diào)速系統(tǒng)，存在安全性差、不穩(wěn)定性和效率低等問題。隨著電力電子和微電子技術(shù)的發(fā)展，變頻技術(shù)作為一種越來越成熟的調(diào)速技術(shù)，加上其自身啟動電壓穩(wěn)定、功率因素高等強大優(yōu)勢，對煤礦提升機運行狀態(tài)的改善作用十分明顯。

關(guān)鍵詞：變頻技術(shù)；安全性；提高效率

1 傳統(tǒng)提升機的局限

通過改變轉(zhuǎn)子串電阻來改變回路電流，從而改變電機轉(zhuǎn)速是傳統(tǒng)提升機的調(diào)速方法。這種提升機在過去生產(chǎn)實踐中有著它的優(yōu)勢，比如重量輕、維修方便、造價低。但是隨著變頻技術(shù)的發(fā)展，這些優(yōu)勢已顯得微不足道[1]。提升機外圍設(shè)備的不斷升級改造，傳統(tǒng)提升機對于生產(chǎn)的滯后作用就越發(fā)明顯。具體體現(xiàn)在以下幾點：第一，傳統(tǒng)提升機在運行過程中，爬行階段、加減速階段的調(diào)速不夠到位，致使故障頻發(fā)；第二，提升機在頻繁的啟動、制動過程中，轉(zhuǎn)子串電阻上產(chǎn)生很大的無用功耗，既損傷了電子器件，又嚴重浪費能源；第三，提升機在低速狀態(tài)下工作時，由于機械性能不足，會產(chǎn)生很大的靜差率；第四，相對于現(xiàn)在更加先進的礦井操作設(shè)備，大體積的傳統(tǒng)控制系統(tǒng)已經(jīng)不能適應(yīng)新的環(huán)境。這些大體積的老設(shè)備長期在深井下工作，存在著散熱不良的問題，安全性堪憂。

2 變頻調(diào)速技術(shù)簡介及其工作特點

2.1 變頻調(diào)速技術(shù)簡介

通過改變工作頻率間接調(diào)速的技術(shù)，我們稱之為變頻調(diào)速技術(shù)。為了符合傳動轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩的硬性要求，保證系統(tǒng)在動靜態(tài)都能穩(wěn)定工作，還需要許多外圍控制電路。降低變頻器對其他設(shè)備的影響和拓展變頻器多領(lǐng)域的應(yīng)用是如今變頻器的研究的方向之一?？偟膩碚f，變頻調(diào)速技術(shù)綜合電力電子、電氣控制理論、傳動自動化和微機控制等多項前沿技術(shù)。根據(jù)目前市場發(fā)展趨勢判斷，變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)成為調(diào)速領(lǐng)域的主體，并有逐步擴大市場的趨勢。[2]

2.2 變頻調(diào)速優(yōu)于其他技術(shù)的表現(xiàn)

2.2.1 啟動平穩(wěn)。實際礦井設(shè)備都是工作在極端惡劣的環(huán)境下，這就需要電氣設(shè)備有著更加強大的性能。絕大多數(shù)的煤礦電力系統(tǒng)由于使用時間長，電路老化，系統(tǒng)性能降低。當傳統(tǒng)大功率設(shè)備啟動時，瞬時的電流激增會導(dǎo)致這些本不堪負重的線路危機重重，在影響其他設(shè)備工作的同時有可能由于電流過大而燒毀部分線路，給礦井帶來災(zāi)難性的后果。而使用變頻技術(shù)的設(shè)備啟動時，不影響其他外圍設(shè)備的工作，不會產(chǎn)生電壓電流的劇烈變化，也減輕了線路的負荷。

2.2.2 調(diào)速性能佳。變頻器是根據(jù)被控電機負荷的變化和實際工作環(huán)境的改變來調(diào)整電機的轉(zhuǎn)速，這種工作模式能夠保證電機工作的連貫性和穩(wěn)定性。變頻器既減少了電機的損耗又穩(wěn)定了調(diào)速系統(tǒng)。通過相關(guān)參數(shù)的設(shè)定，可以做到無論是啟動加速、勻速運行還是減速停止階段都能實現(xiàn)精準的控制；變頻器在可靠工作的同時很少出現(xiàn)故障，無需頻繁維護。變頻器是真正意義上實現(xiàn)了對電機速度恒加速度或恒減速的調(diào)整。

2.2.3 功耗降低。使用變頻技術(shù)，能夠使單次提升時間得到有效控制，縮短提升機在低速爬行階段的時間，從而增加循環(huán)次數(shù)。變頻器通過調(diào)整合適的頻率參數(shù)能夠使電機的物料流量和承受壓力達到最佳，這樣不僅減少了浪費，也降低了調(diào)速本身的功耗。

2.2.4 直流制動。深度的礦井，由于提升機慣性滑行的阻力小，減速時間過長，拉低了生產(chǎn)效率，然而直流制動就能克服這一缺陷。在提升機減速將要放下重物的時候，變頻器能夠連貫地從高速降到低速，并且利用機械抱閘的作用精確地控制重物的停止位置。出現(xiàn)異常情況時也可以及時地通過改變頻率閘住提升機，防止意外發(fā)生。

4 變頻技術(shù)的實際應(yīng)用分析

煤礦豎井提升重物的屬性是摩擦性，因此克服重物做功作用力具有恒轉(zhuǎn)矩性，方向始終不變。在提升機向上爬行時，電機的電磁轉(zhuǎn)矩在克服重物的轉(zhuǎn)矩作用的同時，還要考慮對摩擦轉(zhuǎn)矩的額外作用力。一般來說，此時的電機工作在我們所認為的第一象限。當提升機在減速運行時，盡管此階段持續(xù)時間不是很長，提升機仍然在礦井面上會表現(xiàn)出再升的屬性，所以，在這階段，電機工作在我們認為的第二象限。當提升機在遇到另一重車相向運行時，電機工作模式會轉(zhuǎn)為反向，此時電機的工作狀態(tài)在第三到第四象限?；陔姍C不同運行階段的不同工作狀態(tài)，深入研究發(fā)現(xiàn)：可以嘗試利用能耗制動機制來對提升機在運行過程中的重力勢能進行消耗，并且通過反饋制動能夠達到降低能耗的效果。

想要保障變頻器的安全性、可靠性，就必須先將提升機原來的轉(zhuǎn)子電阻進行短路。在提升機正常工作狀態(tài)期間，還需設(shè)置礦機底部和出口等處的安全信號，提升機只有在確認安全指示信號后方可工作。在變頻控制的提升機內(nèi)部還要對相應(yīng)外圍設(shè)備進行設(shè)置，要同步保留提升機中原有的液壓機械制動和新引進的制動系統(tǒng)，保證系統(tǒng)之間的無縫對接。由于變頻器調(diào)速的連續(xù)性，在提升系統(tǒng)里面還要加入高精度的測量儀器。這樣才能確保提升機在工作時能夠精準定位于將要停止的位置，并且能夠?qū)﹂]環(huán)反饋做出及時正確的相應(yīng)。[3]

監(jiān)測使用了變頻技術(shù)的煤礦后發(fā)現(xiàn)，變頻技術(shù)的確在提升系統(tǒng)穩(wěn)定性，安全性，效益上起了關(guān)鍵作用。具體表現(xiàn)在以下四個方面：一，使用了變頻技術(shù)的提升機工作安全性大大增強。采用直流制動能夠克服減速時間長，并且其特有的抱閘機制能夠及時制動提升機。在觀察的一年內(nèi)，提升系統(tǒng)沒有出現(xiàn)過超速或者過卷運行的事故，也沒有出現(xiàn)因人失誤而導(dǎo)致的系統(tǒng)問題。二，提升機工作時的功率因素顯著改善。對比發(fā)現(xiàn)，之前傳統(tǒng)提升機的功率因素是0.78，而使用了變頻技術(shù)后的提升機這一指標變?yōu)?.9以上。充分說明了變頻技術(shù)在系統(tǒng)中的關(guān)鍵作用——降低功耗，提高能源利用率。三，電機定子的溫度得到降低。在復(fù)雜，高危環(huán)境下工作的提升機，若不控制好自身溫度，碰到礦井中的某些易爆氣體濃度超標時，極易發(fā)生安全事故。如今，我們可以在原來基礎(chǔ)上將定子溫度下降21度以上，這樣也避免了機器在高溫下的熱磨損。四，變頻技術(shù)的引用使得煤礦提升系統(tǒng)可以同時利用電力牽引和電力制動作用。當提升機工作在正常狀態(tài)時，機械閘不作用；但是當提升機即將停車或者處于保護回路時機械閘則又會作用。這種機制規(guī)避了提升機鋼繩打滑的風險，降低了事故的發(fā)生率。

5 結(jié)束語

結(jié)合實際煤礦中變頻技術(shù)的利用，我們能夠清楚地看到，采用了變頻技術(shù)的煤礦提升機能夠解決傳統(tǒng)調(diào)速技術(shù)下系統(tǒng)線路隱患重重、制動不精準、運行能耗高的問題。隨著變頻技術(shù)的進一步成熟和國家對于煤礦安全性要求的不斷提升，變頻技術(shù)將會更加廣泛地應(yīng)用到煤礦提升機中，這也將為煤礦企業(yè)帶來人力，物力上的節(jié)省和效益上的增加。變頻技術(shù)和提升機碰撞出來的火花將更有效地服務(wù)于煤礦產(chǎn)業(yè)。

參考文獻

[1]郝永勤.解析變頻技術(shù)在煤礦提升機中的應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟，2014，5：195、197.

[2]汪海洋.變頻技術(shù)在煤礦提升機中的應(yīng)用[J].煤炭科學技術(shù)，2013，S1：107-109.

[3]石保國.淺談變頻技術(shù)在煤礦提升系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013，5：35.