一拖多变频器控制乳化液泵的技术研究

王旭强

(河南平煤神马电气股份有限公司，河南 平顶山 467000)

0 引言

根据矿用变频器的功能，在煤矿井下作业过程中，矿用的变频器作用包括调控电机的转动速率和电机频率，进一步改善乳化液泵供液，辅助煤矿井下工作的设备稳定运行。在一拖多变频器对乳化液泵调控过程中，可能会出现乳化液泵故障、乳化液泵启动浪涌电流等问题，因此需要通过工频(固定50 Hz/s)/变频(从1～50 Hz可调节)不断调整回路，采用变频器调控实现对乳化液泵的不断调整来调控4台乳化液泵电机，通过研究新技术，化解乳化液泵切换的难点，保障煤矿井下作业的供液需求。

1 矿用变频器构成

矿用变频器包括I/O接线(即输入和输出接口)、功率单元(通过功率电力电子器实现高压变频)与主控系统、隔离变压器柜，使其不受其他高频电磁的干扰，具备抗干扰和防爆破作用。变频器的功率范围涵盖较广，有660 V，1 140 V，3 300 V的电压等级，变频器如果在井下作业，应与电源保持适当的间隔。用于矿用的变频器必须具备可靠的安全性能、可用于操作或作业的使用寿命较长等性能，以使得其在环境多变的煤矿井下的作业能够顺利开展。

2 以1台变频器带动多台乳化液泵的控制以及变频器的回路

2.1 变频器的电气回路

以1台用于矿用的变频器来带动多台乳化液泵共同作业的操作方式，能将频率操作、数个乳化液泵和3套乳液泵工频集成控制同时实现，此时煤矿井下的乳化液体系的容量上限是4台。不同的工频电路、四路变频对Ml-M4这些乳化液泵电机实现区别控制，以保证工频变频能够覆盖各电机。采取变频率这一方式启动，能够减少电流波动在乳化液泵启动时的出现；同时，为了使乳化液泵电机在作业过程中能够保证频率的平稳，将在工频(固定50 Hz/s)/变频(从1～50 Hz可调节)之间不断调整以控制多台乳化液泵。

在获得用于矿用的变频器在控制乳化液泵电路中的电压数据时，选取LV100型传感器，同时，在获得电流数据时，选取LT208-S7型电流霍尔传感器。运用自动化PLC控制器检查，完成了优质的矿用变频器对回路工频和变频的自由调整。

2.2 变频器以1台变频器实现对多个乳化液泵控制

在煤矿井下，通过采用智能化分析来检测工作面上的乳化液泵供液情况，自动化PLC控制器能够根据所发生的情况在变频开关和工频的共同帮助下，判断并发出运行供液的指令，工作面上的4台电机(用于乳化液泵)甚至更多台电机被用于矿用的变频器所控制。

当使用矿用变频器控制多个乳化液泵时，自动化PLC控制器上被配备了诸多类型的启动顺序，PLC控制器能够采取自动设置循环模式及作业方式，从而避免4台乳化液泵作业中的安全隐患，保证每台乳化液泵在较长时间的运行过程中可以顺利、平稳地完成作业，避免出现乳化液泵的使用寿命较短以及供液不稳定的现象。以1台变频器带动多台乳化液泵启动这一运行方案，分为以下步骤：从第1台乳化液泵开始操作，当供液不足时，自动化PLC控制器如若识别出有必要调整到其他乳化液泵继续工作时，在收到执行命令后，变频器马上针对命令作出对应的反映。在变频器的运行基础上，第1台乳化液泵需要调整为工频，然后第2台乳化液泵需要采取变频操作的方式，这是为了保证工频作业导致的即时电流能够最大程度上不对乳化液泵造成损坏，其余乳化液泵的操作都遵循这样的方式。

如果频率和功率切换模式和时间设置不正确，就会出现电流的浪涌波动、跳闸等诸多问题，从而干预电机的运转速度。所以，乳化液泵被变频器的整个控制过程非常重要，乳化液泵被变频器的切换控制将在接下来的内容中展开研究。

3 一拖多变频器对乳化液泵控制过程

3.1 以1台变频器实现对多个乳化液泵控制的异步切换

用于矿用防爆的变频器异步切换(无需网络中基站间的同步)的含义为，在不进行电压相位(反映交流电任何时刻状态的指标)之间切换的前提下，需要检查输出电压的频率以及变化幅度。异步切换过程是先关闭变频，然后再输入工频，以保证工频输出和频率转化间不出现短路(异步切换中)现象。为阐释用于矿用的变频器，其异步调整对多台乳化液泵控制方案，以M1电机为例。

异步开关的操作时间需要考虑2个因素：①波动电流(电源频率电压的相位差所致)以及定子绕组的感应电流(电机随时停止所致)，即要符合1 m的要求(即延长调整时间)。②是鉴于过度滑动导致浪涌电流，造成电机在快要停止时，其转动速度降低，这需要尽量缩短切换时间。上述2种方式能够确保

异步开关操作期间不出现大浪涌电流。但是，在实际工作中还可能出现电源波动，这是因为频率转换以及电压均不在异步开关控制的考虑范围之内。此时，直接操作得到的电压值要高于有效的电压值。因此，可缩短异步开关的切换过程，设置合理的切换时间，从而有效以1个变频器带动多个乳化液泵的这种矿用变频器在操作及控制过程中能够不出现浪涌波动的现象。

3.2 以1台变频器对多个乳化液泵实现控制的同步切换

用于矿用的变频器，它是通过控制1台变频器带动多个乳化液泵实现同步调整的，此时装置的相位差异和电压均得到控制。与此同时，在高压变频器上可以使用锁相功能，以避免变频器的电压和工作频率出现不一致现象，能够达到没有干扰的自由切换，同步切换应尽可能不要出现波动电流。其中，切换成功的关键标志是需要识别并分析工频的电压相位与逆变器电压输出值的相同性，其中“锁相”是上述步骤的关键操作。

不同于异步切换的过程，在同步切换过程中，声音传感器无法检测到相关的噪声。采取用于矿用变频器的同步切换，能够避免电路出现不稳定现象。对于设备的电网来说，全部电路的输出值以及电压相对稳定，且波动的幅度相对较小。这是因为设备所使用的同步切换控制系统具备连续性，能够避免电机工作中出现的间断性问题的存在。在电路的输出过程中，切换时出现一些浪涌的形状。通过“锁相”这一作用逐渐消除相位差(转换频率与电源频率之间)避免出现电压变化频率的不一致现象。研究表明，外部环境干扰工作设备力度的降低需要使用“锁相”功能。配合自动化PLC控制器，能够做到自由切换。

4 结语

1)当多个乳化液泵运用异步切换控制时，缩短切换过程，合理设置异步切换时间，能够保证波动浪涌不出现的情况；为最大化消除相位差(转换频率和电源频率之间)，可以将“锁相”作用用于同步切换中，这样的方式能够有效避免乳化液泵电机的电压变化频率不一致现象的出现。

2)为使运行频率平稳，需控制以1台变频器带动多台乳化液泵的使用电流，并用工频电路或4路变频电路控制4台乳液泵电机，上述操作能够保证全部电机采用工频或变频来控制。当检测电路的电流时，运用LT208-S7型电流霍尔传感器；当检测电路的电压时，运用LV100传感器。