变频技术在矿井提升系统节能中的应用分析

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【摘要】我国能源的总耗量非常大，特别是煤炭资源是当前我国能源消耗的最重要的一种能源。然而，由于人们生产与生活对能源需求量持续上升，所以，对煤矿企业矿产生产量提出了新要求。因煤矿企业属于危险行业。期中，在作业过程中矿井提升系统发挥着重要作用。而由于科学技术的迅猛发展，我国已逐渐提升了矿井自动化水平。目前在矿井提升系统中，变频技术应用十分广泛。本文作者主要根据变频技术的特点和在矿井提升系统节能中的应用进行深入探究，并且又对系统常用的控制方式以及低频系统控制予以详细论述。希望能够为读者提供一些有价值的参考和借鉴。

【关键词】变频技术；矿井提升系统；节能；应用

1、前言

从整体上分析，矿井提升系统是维持煤矿企业运营的关键一部分。而随着科学技术的飞速发展，使得矿井施工自动化程度也逐渐被提升了。现如今，矿井提升系统性能与能力都得到了显著改善。不过，在最初设计矿井提升系统时，只是针对低压电机进行的。所以，若想要在系统中直接应用变频器，极有可能会造成变频器在运行阶段出现过压而被烧毁，进而对矿井提升系统运行产生巨大的影响。所以，根据上述问题，作者结合多年实践经验与使用要求，在一般性变频器基础上进行了适当改造，这样经过改装后的变频器在系统运行阶段，不管是制动还是爬行，都可使输出频率保持不变，保证矿井提升系统安全性、稳定性。

2、变频技术的主要特点

2.1启动平稳

因矿井作业的特殊性，大多数设备都在矿井下操作和运行，所以，对煤矿供电系统提出更多新要求。不过，由于设备长期处在运行状态，因此或多或少的都会存在着一些不足之处，而正是存在的不足之处会对设备起停时出现电压瞬时降低、电流骤然增加的情况，进而影响到设备的正常运营，情况严重的还有可能直接烧毁设备，这样一来，为矿井生产埋下诸多安全隐患。现如今，在应用变频技术后，可快速解决上述问题，保障设备安全、稳定的运行。

2.2调速性能好

利用变频技术来控制电机，实际是结合电机负荷、工艺参数变化，调整电机转速，保证电机安全、稳定的运行。这样一来，既能够减少电机耗能，又能补偿调速系统，同时又能提升电网运行功率。

2.3节能降耗

经过多次对变频技术工艺流程的完善，可大大提升产品性能，保证电机所需的物料流量、压力等参数达到最佳状态，这样既可避免浪费，又能降低调速整体消耗。

3、矿井提升系统常用的控制方式

3.1开环控制

矿井提升系统开环控制方式主要包含三种，即脚踏制动式、脚踏验绳式以及低频爬行式。如果是在前两种控制方式下，主要由自整角脚机输出信号决定着变频器输出电压值，所以，由变频器输出的低频电压主要是由司机来控制和确定的。另外，第三种控制方式指的是在顺利完成低频制动且迅速到达爬行点速度之后，给系统输入低频爬行信号，这样便可完成低频制动操作。不过，低频电压输出值是事先设计好的。

3.2闭环控制

事实上，在矿井提升系统处在低频制动阶段时，变频器模拟输入信号即为高压电机模拟速度信号。当输出信号闭合之后，反转信号也会随即闭合，同时还要断开其它信号连接。在闭合低频电压输出信号的瞬间，通过变频器可把模拟电压输入信号值折算成事先设定好的减速斜率、制动所需时间、高压电机断开时的速度等，进而会得到高压电机处在低频制动阶段的速度运行曲线。在相同的频率下，结合速度反馈、生产速度曲线对变频器输出电压值进行有效控制，以期获得最佳的制动效果。

4、低频运行系统控制

结合当前矿井提升系统低频制动使用要求，在ACS6000提升装置中增设了一项特殊应用功能。在运行阶段，若处在高压投切状态时，要按照提升机方向输入相应的正、反转信号，在此情况下，变频器会按照面板设定输出频率，而这时低频电压输出相当于处在“等待”的状态。另外，变频器结合模拟电压输入值，对高压电机速度进行记录与监测。而在断开高压的一瞬间，会立刻输入低频输出信号，在这种情况下，变频器则会结合所记录的高压电机运行速度，自动获得高压电机处在低频制动状态下的速度爬行曲线。除此之外，在交流接触器在延迟5s之后才会闭合，进而将低频电压和高压电机相连接。

最初阶段，提升系统的电机运行速度与变频器自动生成的制动曲线、制动反馈能力以及输出电压等都相差不大。并且，速度检测装置会结合提升机运行速度，将高压电机转子电阻逐级进行切除，保证提升机有较大的制动力矩。在进入到制动阶段后，变频器将对高压电机运行速度进行检测。再按照生成的制动曲线与实际速度曲线偏差，模拟出低频电机制动系统运行状态，进而适当的对低频电压值进行调节。如果高压电机制动速度满足爬行速度要求时，系统会自动输入爬行信号，进而变频器按照事先所设定的爬行电压，输出爬行时的低频电压值。

5、变频技术在矿井提升系统节能中的应用分析

在我国的煤矿企业中，无论是矿井下的运输，还是地面上的运输都需要借助提升机完成。不过，在运输阶段，应该对提升机调速予以更好的控制。这是因为以往的提升系统通常是把交流绕线式电机转子和电阻调速系统相互串联在一起，确保提升系统安全、稳定的运行。然而，尽管系统能够对爬行或者是减速操作进行控制，但是通常调速控制能力相对较差，不能维持恒减速运行。并且，在控制阶段极有可能会损失一些零部件，提高了设备故障率。但是，在应用变频调速技术之后，可快速解决以上出现的情况，保证对提升机系统进行恒加速或者是恒减速运行的控制，避免提升阶段事故发生概率，最终达到节能的目的。

现如今，变频技术已在矿井提升机系统调速方面发挥着良好的作用。无论是在上升过程还是在下降过程，都必须有减速、加速过程。而在应用变频器之后，可从根本上改善矿井提升机电机输入电源频率，进而实现调节电机转速的目的，更好的满足矿井提升机系统恒加速或者是恒减速的运行要求，确保提升机系统实现软起动和平滑调速的功能。除此之外，变频器对提升机上升以及下降速度进行更好的控制，这样一来，就能够避免系统在上升阶段速度不平稳造成过卷、脱轨等各种安全事故的发生。由此看来，变频技术能够从根本上改善提升机系统的安全性与稳定性。

6、结束语

总体来说，近年来，由于科学技术与社会的飞速发展，从而使得各行业对能源需求量逐渐增多。其中，煤炭是当前我国非常重要的一种能源，并且煤矿开采量将对人们煤炭使用量产生一定影响。所以，为确保煤炭开采量满足煤炭需求量，保证煤炭企业安全、稳定运行时非常重要的。在煤炭企业生产阶段，矿井提升系统是确保企业正常生产的前提条件，所以，企业需要及时不断完善与改进提升系统。目前，煤矿企业已经把变频技术应用在矿井提升系统当中，这不仅可提升煤矿企业生产效率，而且又能确保系统安全、稳定的运行，使企业获得更大的效益。

参考文献

[1]关明，陆倩.变频技术在矿井提升系统节能中的应用[J].煤矿机械，2012（6）.

[2]石保国.浅谈变频技术在煤矿提升系统中的应用[J].科技创新与应用，2013（5）.