矿井提升机中变频调速电控技术的应用分析

李健波

摘 要：利用矿井提升机进行矿产生产，是保证矿产企业生产过程有效性、安全性的有效途径，由此可见，矿井提升机在矿产生产过程中的重要性。而在生产过程中，传统调控技术在对提升机进行控制时出现的缺陷较多，而变频调速电控技术在一定程度上不仅可弥补这些缺陷，同时也能够实现低耗能、高收益的基本目标，基于此，该文对变频调速电控技术的优势和基本要点进行简要介绍，并对该技术在矿井提升机中的具体应用展开讨论。

关键词：矿井提升機；变频调速电控技术；矿产生产

中图分类号：TD534 文献标志码：A

1 传统提升机调控技术存在的缺陷

第一，传统调控技术所需要使用的设备体积较大，且在使用过程中产生的能耗和前期投入资金较多，在使用过程中对矿产生产的经济利益和生产过程会产生直接影响；第二，传统调控技术本身存在一定的技术缺陷，在使用及提升机运行过程中，会因其运行水平及状态不够稳定，导致在对其转子串进行阻止时，需要消耗大量的电能和其他能量，但其他运行部位所需要的能量不变，在一定程度上增加了对电能等能量的消耗，产生过多的成本费用；第三，传统调控技术本身的调控方法和流程过于繁杂，且其控制回路的设计也较为复杂，导致调控设备极易出现故障，不仅会对设备和提升机的使用寿命产生较大影响，同时也极易给生产人员的安全造成极大威胁；第四，在利用传统调控技术对提升机进行控制时，由于在频繁的制动、变速以及控制过程中会出现较大磨损和能耗，不仅无法满足我国节能生产的根本目标，同时也降低了该调控技术和提升机的稳定性，进一步加剧了安全隐患。

2 针对矿井提升机运用变频调速电控技术的优势

第一，该技术主要以智能化、数字化为基本支撑系统，借助智能化手段对提升机进行自动化控制，保证提升机在运行时将其变速方式转变为无级变速，完全实现智能化自动运行，可有效减少部分人力资源，在减轻矿井工作人员工作压力和强度的同时提升矿井提升机的工作效率，减少因人工操作导致的失误和安全事故，保证矿井生产的经济效益和安全水平。

第二，对于传统矿井提升机来说，该提升机在运行过程中会消耗较多电能及其他能量，在一定程度上也增加了矿井生产单位的投资成本，而使用变频调速电控技术，可以对提升机进行优化，减少能耗的同时提高工作效率，不仅有效降低了生产单位的前期投资成本，同时也能够提高生产效率和经济效益，是体现低碳生产和智能生产的基本方式。

此外，变频调速电控技术使用的智能化信息技术能够在提升机工作期间进行全面、实时监控，对提升机在工作期间产生的所有参数进行智能分析，对其中可能存在的隐患信息进行评估，并将评估结果反映给相关技术人员，由技术人员根据该信息决定是否对提升机采取相关措施，将危险信号尽早暴露出来，大幅度提升该设备在使用过程中的安全性能，具有较强的可靠性、安全性。

3 变频调速电控技术在矿井提升机中运用时的基本要点

3.1 要求电动机必须在四象限内运行

在利用该技术对矿井提升机进行控制时，必须保证电动机在四象限内运行。在运行过程中如果电动机在第一象限内运行时，提升机显示上升状态，那么正常情况下提升机出现下降状态时，电动机仍旧需要在第一现象内运行，但如果在此过程中出现负力作用，则会在第二现象内运行；在运行过程中如果电动机在第三现象内运行时，则表示提升机正反向上升，而在反向下降时，电动机应当仍旧在第三现象内运行，但如果在此过程中出现负力作用，那么电动机应当在第四现象内运行。由此可见，电动机运行时，必须在四象限内稳定运行，只有这样才能保证提升机的上升、反向上升、下降以及反向下降的稳定性。

3.2 必须遵循行程原则，加强设备检测

第一，在提升机使用期间，要求该技术必须针对提升机的使用需求、矿井生产进度以及工艺需求的不同程度，针对性地进行加速度，通过合理控制加速度不仅能够降低其对生产人员身体健康的损害和影响，同时也能够将电力输送的总量控制在合理范围内，延长提升机的使用寿命；第二，提升机在运行的过程中，出现故障的情况在所难免，虽然无法从根本避免这一问题，但能够利用该技术在其运行过程中加强对故障的检测，通过使用检测设备结合电控技术实时进行监测，保障提升机的可靠性。

3.3 必须安装稳定度高的可调闸保护系统

可调闸保护系统是矿井提升机的最终保护装置，它是一套液压机械闸系统，包括由司机的制动手柄控制的工作闸和由安全回路控制的安全闸2部分。安全制动分为一级制动和二级制动。一级制动其制动转矩大，用于紧急近距离制动；二级制动是分2次把制动转矩加入，机械损伤小，用于远距离制动，有一定的滑动距离。

4 变频调速电控技术在矿井提升机运行过程中的具体应用

4.1 高频变压器在提升机运行中的应用

在变频调速电控技术电控系统中，其所使用的高频变压器通过调速的方式对主线路进行控制，该变压器以AC-DC-AC为主要变频方式，而半导体内则使用IGBT，通过串联的方式将各个IGBT进行串联，以免因单个IGBT在工作出现耐压受限或其他导管故障问题，该变频器使用的电动机为6 kV，在连接原边时使用星形接法，针对副边则使用角形接法，共接入了18个单元，并以10° 为移相角度向所有功率单元提供三相电源的输入，确保每个单元在工作时其输出交流为580 V，每相的整体输出可达到3 450 V，保证线路电压达到6 000 V，并以星形的接法利用6 000 V为电动机提供电能，保证电动机的正常运行。

4.2 确定每个功率单元的基本结构

高压变频器主要由各个单元共同组成，而其中的所有功率单元对于该系统来说，均属于独立的个体变频器，能够在工作过程中实现有源逆变的同时共同为变频器提供能量，在具体工作过程中可确保电能在各个功率单元内完成双向流动，保证所有功率单元的正常运行，在保证变压器的电压输出水平的同时确保变频器稳定运行。功率单元主要由变频器和滤波装置组成，具体结构类型及各个组成部分包括滤波部位、快熔部位、缓冲部位、同步整流和有源逆变部位、直流部位、单元输出。

4.3 控制系统内各结构的功能及应用

第一，控制器。控制器是对该系统内部进行全面控制的关键部分，在该技术应用过程中，利用智能化系统对变频器在工作时产生的SPWM的波形状态等进行精确计算，并在计算后对计算结果进行评估，针对评估结果对每个功率单元的电流输出和通信等进行有效控制，保证提升机稳定运行；第二，接口板。在控制系统运作时实时对其运行过程中产生的模拟量、数字量的输出、输入数据进行全面分析与评估，对其系统外部加强保护；第三，人机交互界面。该界面主要由人工和智能系统进行控制，该界面可直观地展示变频器在运作时的状态，而智能系统针对该状态进行评估后，由负责人员下达控制指令，达到控制目的。

5 结语

综上所述，与传统调控技术相比，变频调速电控技术能够实现对矿井提升机工作状态进行优化，同时可加大对提升机的保护力度，减少能源损耗的同时提升矿产生产效益，是我国未来矿产提升机在发展及使用过程中的主要应用技术，值得推广。

参考文献

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