变频调速技术在煤矿提升机中的应用分析

樊建峰

摘 要：在煤矿企业生产过程中，矿井提升机作为重要的机电设备，承担着矿山矿物、物料及设备的运输任务，在矿井系统中具有非常重要的作用。随着当前矿井提升机在矿井中的广泛应用，其运行的经济性越来越受到更多的关注，而且与矿井的经济效益息息相关。因此在当前矿井提升机使用过程中，技术人员更重视提升机耗电量的降低，这也使变频调速技术得以在煤矿提升机中进行应用，对矿井经济效益和社会效益的提升起到了十分积极的作用。文章从变频调速技术及发展入手，对矿井提升机的分类进行了分析，并进一步对变频调速技术在提升机中的应用进行了具体的阐述。

关键词：变频调速技术；煤矿；提升机；分类；应用

前言

近年来在社会和经济发展过程中，对资源的需求不断增加，在当前资源消耗中最主要的资源即是煤炭，因此对煤矿企业的生产效率提出了更高的要求。在矿井生产过程中，提升机作为必不可少的运输工具，承担着重要的运输任务。在提升机运行过程中，其耗电量较大，为了能够实现电能的节约，将变频技术引入到煤矿提升机中来，不仅有效的提高了提升机运行的平稳性，而且有效的确保了矿井运输的安全性和可靠性。

1 变频调速技术及发展

1.1 变频调速技术概述

变频调速技术是利用变频器的工作原理来完成变频调速系统的调动传动任务，在变频调速技术应用过程中，为了能够确保传动转速转矩的要求，确保静态和动态性能上的稳定性，则还需要应用各种控制技术。在对变频调速技术的研究过程中，还需要对变频器对外干扰进行消除，同时还需要对变频器实际应用的经验进行研究。变频调速技术属于一门集中多门学科的综合技术，具有较多的优点，而且适用面也较广，可以说在当前的调速领域中，变频调速技术作为一项主要技术，是调速领域未来发展的主要方向。

1.2 变频调速的发展过程

1.2.1 变频器采用的电力电子器件。变频器应用过程中性能的好坏需要由电力电子器件来决定，由于早期变频器是晶闸管，其主要是半控器件，后来被全控器件所取代。利用全控型器件的变频器不仅能够自行开关，而且功率也得到了较大的提升，并进一步对变频器各种功能进行了完善。

1.2.2 线路结构。由无器件和线路共同连接而形成变频装置，目前其主要采用的是大规模的集成数字电路，电路全面实现数字化，而且整流器、逆变器、SPWM波形形成及矢量控制也都集成为一体形式，相对于最早的模拟电路，当前的集成电路体积不断缩小，电路的可靠性能得以大幅度的提升。

1.2.3 计算机的使用。在变频器领域中，计算机技术被广泛地引入进来，其功能更加多样化。利用计算机技术不仅可以取代一部分模块的功能，而且各种保护得以实现，其智能化水平也进一步提升，能够进行运行控制。而且在变频器结构及运行过程中，计算机配合模块及其他电气设备能够有效的实现协调、控制、通信及调速等功能，从而成为变频器技术的中枢，其网络化发展速度不断加快。

1.2.4 变频器主电路拓扑结构。当前部分矿井提升机用的变频器都应用了数字化控制，一些国外先进的提升机上采用双交-交变频器供电系统，其数字控制主要由高速可编程控制器来进行执行，而且随着技术的不断进步，当前也全部由IGBT变频器供电所取代。

2 矿井提升机的分类

2.1 按用途分

2.1.1 主井提升机。主提升机主要是对井下生产的煤炭进行提升，其提升机容器根据矿井年产量的不同而采用箕斗或是罐笼、串车等形式。

2.1.2 副井提升机。而井下生产作业时，矸石、废料、下方材料、人员及设备由主要是副井提升机来完成，容器多以普遍罐笼及串车为主。

2.2 按提升机类型分

2.2.1 单绳缠绕式提升机。当前有大部分单绳缠绕式提升机采用的都是等直径圆柱型滚筒，而在一些使用年限较老的矿井中，还有采用变直径滚筒提升机的情况。

2.2.2 多绳摩擦式提升机。这类提升机多以塔式或是落地式为主。

2.3 按拖动方式分

按提升机电力拖动方式分为交流拖动提升机和直流拖动提升机。

2.4 按井筒的倾角分

按照井筒倾角的大小可以将提升机分为立井提升机及斜井提升机两种形式。在立井提升时，主要是采用箕斗及罐笼等提升容器。而在斜角提升时，则多以矿车或是斜井箕斗作为提升容器。当井筒倾斜角在25°以下时，多采用串车提升，而井筒倾角25°～35°之间时，则采用箕斗来进行提升。近年来，随着科学技术的快速发展，在当前一些大型斜井提升中，多以胶带输送机为主。而且提升机科技含量不断提升，无论是技术、工艺还是材质都具备先进性的特点，当前提升设备体积不断缩小，重量不断减轻，但其效率及安全性不断提升，运行更为精准，自动化水平更高。

3 变频调速技术在提升机中的应用分析

在矿井提升机中应用变频调速技术，可以对井下不同的电网具有较好的适应性。有利有提升机控制性能的提升，在电网波动下不会对提升机负载提升带来影响，对提升负载能力的提高具有极其重要的意义，而且能够增大启动力矩，对电机软启动的实现奠定了良好的基础。

3.1 直流制动作用

矿井由于具有较大的深度，这就使提升机惯性滑行的减速度会相当小，从而导致减速时间较长，对生产率带来较大的影响，针对于这种情况，可以采用在减速时采用直流制动方式。利用变频调速技术可以在提升机停止工作时可靠地闸住提升机，确保其实现正常的停车。而且在减速阶段下放重物时，变频器会参与到提升机的控制中来，确保重物停止在中间位置。特别是在发生紧急事故时，能够迅速闸住提升机，不会导致溜勾现象发生。

3.2 S形速递曲线

矿井提升机过程必须要求平稳、安全、可靠，在副井提人时还应保持矿井上下人员的舒适感。梯形速度图是我国提升机运行中广泛采用的一种速度图。变频调速技术应用于矿井提升机中，能使提升机连续、平滑的运行，形成S型速度给定曲线。并且通过修改有关提升控制参数，无论是加速启动段，还是减速制动段，都能够实现较为复杂的控制措施。采用变频调速技术，不仅使提升机控制系统可靠的工作，而且基本不用维护。

3.3 节约资源

一是输出功率连续调节，实现了动机无级调速；二是提升机动力制动采用硅或可控硅整流电源装置。采用该装置的动力制动与采用机械或电动机-发电机组制动的方式相比，前者具有既能节电，又能使提升机制动准确可靠、跟随性能好的优点；三是提升机采用低频发电机组实现箕斗提升自动化，缩短了提升周期，提高了提升能力，达到节约用电的目的；四是稳压性能好。提升机在额定功率下运行，变频器保证了电动机在额定电压下运行，避免了因电压高（低）对电机所造成的危害。

4 结束语

变频调速技术在矿井提升机中进行应用，确保了控制的准确性和可靠性。而且在科学技术快速发展的新形势下，变频调速技术在矿井提升机中进行应用具有普遍性，使矿井在生产过程中节约了大量的人力和物力，有利于矿井生产企业经济效益的提高，对煤矿行业的健康发展具有极其重要的促进作用。

参考文献

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