变频调速技术在副斜井提升机上的应用
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摘要：变频调速技术应用在副斜井提升机中能有效保证提升机可靠、准确、安全运行，确保煤矿的安全生产。文章从变频调速技术的原理谈起，介绍了变频调速技术的发展，重点论述了变频调速技术在副斜井提升机的应用，为煤矿提升系统改造发展提供了一定的借鉴经验。
关键词：煤矿；变频调速技术；副斜井；提升机；提升系统改造 文献标识码：A
中图分类号：TD55 文章编号：1009-2374（2015）23-0161-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.23.081
斜井提升机隔爆兼本安四象限变频调速控制装置，主要是利用装设在隔爆箱体内的四象限交-直-交变频器对提升电机进行正、反向控制，实现提升电动机的启动、调速和制动。调速范围广、精度高，高效节能，安全可靠。
1 变频调速技术的原理
完善副斜井提升绞车电控系统技术，以变频调速改变固有的转子回路电阻调速。防爆绞车四象限变频调速设备是其变频调速的设备，借助先进的交-直-交无速度传感器矢量控制技术，从而实现理想的绞车调速精度和调速性能，并且便于维护、稳定、安全，应用年限长。对以往出现较多故障率的凸轮控制器进行换向，以可逆开关换向取代，从而使故障的出现减少。对动力制动进行代替，在提升绞车下放重物的情况下，变频器可以自动地为供电电网发电，这能够确保电动机的发电反馈制动状态，改善了下放操作过程中的制动调速性能，从而使下放的安全性大大提高，并且节省了大量的电能。在进行改进之后，安全保护装置日益健全，设计也样式繁多，以计算机控制电机的正反转以及借助无触点控制的保护更加稳定和安全。
2 变频调速技术的发展
2.1 应用电力电子器件
决定变频器性能的根本在于电力电子器件，晶闸管是早期应用的，因为其属于半控器件，要求换相回路，之后被全控器件代替。当今的全控型器件不但能够自行开关，而且还能够使功率提高，且可以使变频器的一系列功能健全。
2.2 应用线路结构
应用线路结构是由线路与元器件连接而成的变频设备，在20世纪90年代之前，大多是由模拟电路分立元器件组合而成的线路，仅仅具备很少的集成块与数字电路。之后逐步增加了规模较大的集成数字电路，在20世纪末期的时候，实现了全面的数字化。矢量控制、SPWM波形形成、逆变器、整流器等都实现了集成，为此，设备的体积日益变小，而大大地提升了其稳定性。
2.3 应用计算机
在20世纪90年代之后，变频器行业与结构当中应用计算机，计算机具备一系列的功能：（1）对一些模块的功能进行代替，如生成SPWM波形，实时地计算矢量控制；（2）实施运行控制，如制动、正反转、加减速、开机停机等；（3）智能化以及一系列保护的实现，如自动诊断与监控。总之，电气装置和模块跟计算机相配合，实施通信、控制、协调等变频调速的一系列功能，变成了系统的中枢，且日益发展为网络化。
3.1 选用提升机变频器容量
在选定电动机额定值之后，需要对一定的变频器容量进行选择。为了有效地体现电动机的负载能力，使起重装置的安全性提升，借助专门的提升机变频器实施控制。变频器让电机系统有着超大的过载能力，因为普遍变频器的过载能力一般，瞬态过载力矩也一般，为此，需要使适配的变频容量提升，进而使电机与变频器的瞬时力矩与低速力矩提升。为此，只要提高变频器的容量，也就是提高变频器电机的瞬时过载能力，根据设定的电机容量，过载保护就可以实现需要。为此，需要提高变频器的容量等级。
3.2 提升机的变频调速
在提升机系统的应用当中，变频器重点实施行程变频调速运行、恒减速变调速停车以及恒加速变频调速启动。通过使电机输入电源的频率得以改变的变频调速对电机的转速进行调节，为此，具备非常宽的调速范围，通常的主频器都能够实现0～400Hz的频率调节，通常是0.01Hz的频率调节精度，能够有效地实现提升机恒减速与恒加速等无极调速的需要。为此，借助变频调速器之后，电机能够进行真正的平滑调速与软启动。跟转子串电阻调速不同，变频器调速使转差率降低，且使电路功率因数提高，能够恒转矩输出，在转速的改变下，输出功率也会发生改变，因此，其具备理想的节电效果。另外，变频器还能够借助软件改变上下限频率、目标频率、加减时间、输出转矩等，变频器也有着非常大的兼容性，且结合应用的需要设置参数和组合功能。变频器也能够借助端子排进行控制，进而多段速度地控制行程，能够灵活地调节变频器恒减速与恒加速调速的过程，如此调速有利于避免提升机的脱轨、过放、过卷。
3.3 提升机的操作控制
操作控制重点实施紧急抱闸制动、下降启动、提升启动等的控制，“紧急制动”的重点是对出现不正常情况下的抱闸制动与变频器停止等进行控制，“下降启动”操作控制变频器的反转运行，通过行程控制器下降的形成控制实现下降过程。“提升启动”操作控制变频器的正转，通过行程控制器的提升行程控制实现提升
过程。
3.4 提升机的制动控制
安全地应用提升机，务必具备理想的制动控制与制动系统，通常实施抱闸制动与能耗制动相统一。能耗制动重点通过提升机的惯性在下降与减速的时候形成的再生能量实施制动，变频器借助能耗单元进行能耗制动，这种形式是软制动的，可以有效地避免快速下滑与机械冲击。为了避免滑车事故的出现，通过抱闸来抱死制动提升机，这种方式通常应用于停车的情况下。在运行到停车位的情况下，行程控制将对变频器发出停车信号，并且向抱闸制动器发出抱闸控制信号，进行抱闸制动，在出现脱轨事故的情况下，实施紧急抱闸制动的操作
控制。
3.5 提升机的行程控制
提升机的行程控制划分为两个过程的行程控制：一个是反向下降过程；一个是正向提升过程。行程控制的重点是划分提升机的升降为异样的行程区间，结合每个行程区间的现状，能够借助异样的变频调速对提升机的升降速度进行控制，行程控制不但对提升机升降过程的变频调速实施控制，而且还对提升机的制动与停车过程进行控制，行程控制可以有效地避免提升机的翻车等事故的出现，尤其适用在具备叉道与弯道的斜井。行程控制是结合提升机的升降地点进行控制，行程控制转化行程地点为开关信号，借助变频器控制端子实施多段速的变频控制、制动控制以及停车控制。
3.6 调速控制的技术
能够将传统意义上的速度控制策略应用于变频调速控制的提升机械，依旧能够应用凸轮控制器，档位的不同给出了多级速度指令、下降方向指令、上升方向指令等，向变频器控制端输入来进行调速和控制方向。当今业已推出了提升变频专用控制器，从而能够使设计控制系统简化，降低故障发生率。
4 结语
总之，副斜井提升机应用智能变频调速技术，调速范围广、精度高、操作方便、高效节能，是目前煤矿井下斜井提升机理想的控制系统。变频器控制后，检修十分方便快捷，系统保护齐全，能保证在各种工况安全下可靠运行，满足了准采高支架运输的需要，为矿井井下提升系统改造提供了一定的借鉴经验，具有较高的推广应用价值。
参考文献
[1] 矿井提升机故障处理及技术改造编委会.矿井提升机故障处理及技术改造[M].北京：机械工业出版社，2005.
[2] 张忠旭.机械设备安装工艺[M].北京：机械工业出版社，2004.
作者简介：张鲁（1983-），男，山东曲阜人，山东裕隆矿业集团有限公司唐阳煤矿机电科技术员，助理工程师，研究方向：煤矿机电。