变频调速技术在煤矿井下架空乘人装置上的应用

赵新平

（阳泉煤业（集团）有限责任公司 技术中心，山西 阳泉 045000）

变频调速技术在煤矿井下架空乘人装置上的应用

赵新平

（阳泉煤业（集团）有限责任公司 技术中心，山西 阳泉 045000）

变频技术在煤矿机电设备上已经普遍应用。论文针对过去老旧设备进行了技术改造，系统地介绍了变频技术在煤矿井下架空乘人装置上的应用，通过技术改造，实现了设备的安全稳定运行。改造结果表明，变频调速技术的应用对煤矿机电设备的安全运行和节能降耗具有重要的作用。

变频技术；煤矿；架空乘人装置

0 引言

变频调速是现代电机控制的主流技术，变频技术作为一项节能降耗的重点技术在众多行业中普遍采用。目前煤矿主要设备广泛采用了变频调速控制技术达到节能降耗和平稳控制的目的。

煤矿井下架空乘人装置（简称猴车）以其结构简单、操作方便，快捷、安全地运送人员为主要特点，在煤矿应用甚广。但架空乘人装置一直是恒速运行，而井下人员乘车有其固有的规律与特点，即上下班高峰时段处于满负荷运行状态，其他时间段则在半负荷或极低负荷状态下运行，甚至是空运行，造成不必要的能耗与机械设备磨损，严重影响了设备的使用寿命。

本文针对阳煤集团二矿井下猴车进行技术改造并改变其运行模式，达到节能降耗和平稳运行的目的。

1 变频调速原理

变频器是利用电力半导体器件的通断作用把电压、频率固定不变的交流电变成电压、频率都可调的交流电。交流电动机转速为：

式中：f—定子供电电源的频率；p—电动机的极对数；s—电动机的转差率。当平滑地改变f时，n也可得到平稳的改变。

现在使用的变频器主要采用交—直—交方式，三相交流电经过变频器的整流桥整流及电容的滤波转换成直流电，然后经过逆变电路，通过控制逆变电路的通断来输出合适频率的交流电。

现代变频技术主要利用直接转矩控制达到速度可控的目的。当四项限自动转化运行时，电流相位的输入与电压相位发生相反方向的流速，使得电动机再生能量反馈到电网中，实现电动机的能量再生制动。

变频控制过程中，电机处于一种交变状态，即通电运行与发电制动，为了使再生能量回馈电网，通常对再生能量的处理采用变频器的主回路双向逆变方案。

2 技术改造与实施

2.1 设备运行概况

阳煤集团二矿架空乘人装置运行距离900m，电机电压660V，功率90KW，为了方便人员乘坐，除检修时间外，每天恒速运行时间在20小时以上，消耗电量1800KWh左右。

对架空乘人装置技术改造的主要目的是通过红外线无人值守传感器检测人员流动情况，然后通过传感器控制变频调速装置平滑调整电机转速，达到有人乘坐时额定速度运行，无人乘坐时怠速运行，当长时间无人乘坐时系统自动停止运行。

2.2 技术改造内容

技术改造的主要内容包括：①加装一套90kW的防爆型变频控制器，控制主电机的速度；②在人员出入口安装红外检测传感器，当有人进入乘车区域时，系统自动达到额定速度运行，当人员离开后系统处于怠速运行，减少了操作人员，实现无人值守；③系统的运行参数和运行状态通过光缆传输到地面调度台，方便管理与监控运行状况。另外，系统还增加了相应的保护与智能识别功能，如安全制动（二级制动）和紧急制动（一级制动）时，在人机界面上能记忆并显示故障时绞车的位置、速度及故障发生的原因；过、欠速保护，钢丝绳张紧保护等；设备可以在自动、手动、检修方式下运行。

2.3 改造后系统功能

改造后的系统具备以下功能：①智能化无人职守。控制系统根据红外线传感器检测到的人员流动情况自动调整电机的转速和决定系统的启停，减少了操作人员，提高了企业效益；②软启停功能。改造后的系统具备软起、软停功能，避免了设备启停造成的冲击，延长了机械设备和钢丝绳的使用寿命，提高了人员乘坐的舒适度，保证了人员乘车安全；③无极变速。利用新型电力半导体驱动技术对电动机进行全数码高精度控制，实现了对电动机的无极变速控制；④高效节能。动态矢量自动跟踪匹配系统能够根据电动机的负载变化快速调整电动机的输入电压，强制降低电动机电流，确保电动机高效运行；⑤能量回馈。采用能耗制动、回馈制动技术，成功地解决了架空乘人装置在快速、减速或急停时的再生发电能量处理问题，实现了制动电能经滤波处理后回馈电网。

3 结论

对系统进行改造之后日耗电量950KWh左右，节能效果明显，同时减少了机械部件的磨损，减少了设备的维护运行费用，实现了安全保护齐全，经济效益明显，社会效益显著的目标。

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[3]张承慧，程金，等.变频技术的发展及其在电力系统中的应用[J].热能动力工程，2003，5.

Application of Frequency Conversion Speed Regulation Technology to Aerial Passenger Device in Coal Mine Underground

ZHAO Xin-Ping
（Yangquan Coal Industry(Group)Technology Center Co.,Ltd，Yangquan Shanxi 045000,China）

Frequency conversion technology has been widely applied in coal mine mechanical and electrical equipment.According to the technological transformation in the old equipment,this paper systematically introduces the application of frequency conversion speed regulation technology to aerial passenger device in coal mine underground and through technical transformation,safe and stable operation of the equipment is achieved.Reconstruction results show that,application of frequency control technology plays an important role in the safety operation and energy saving of coal mine mechanical and electrical equipment.

frequency conversion technology； coal mine； aerial passenger device

TH-39

A

10.3969/j.issn.1002-6673.2013.03.059

1002－6673 （2013） 03－144－02

2013-03-30

赵新平 （1970-），男，1994年毕业于河北工程大学机电学院电气工程专业。目前任阳煤集团技术中心机电所所长，曾在相关刊物发表文章多篇。