变频器在煤矿斜井绞车系统中的应用探讨

张东亮

摘 要 作为煤矿生产设备的重要组成部分，煤矿斜井绞车系统是一种单筒单绳式的提升系统，在生产中发挥着非常重要的作用，其运行安全也收到了煤矿管理人员的充分重视。本文结合变频器的相关概念，对其在煤矿斜井绞车系统中的应用情况进行了分析和探讨。

关键词 变频器;煤矿斜井绞车系统;应用

中图分类号：TD55 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）22-0137-01

随着经济的快速发展，我国社会对于能源和资源的需求不断增长，能源问题成为社会各界关注的重点。煤炭资源作为我国应用最为广泛的基础资源，在社会发展中的作用是不可替代的，因此，做好煤炭的开采工作，确保煤矿生产安全，是十分重要的。在煤矿斜井绞车系统中应用变频器设备，可以有效提高煤矿生产的安全性和可靠性，应该得到充分地重视和推广。

1 变频器的相关概念

变频器，是一种应用变频技术和微电子技术，通过对电机工作电源频率进行改变的方式，对交流电动机进行控制的电力控制设备。通常情况下，变频器主要包括有整流、逆变、滤波、制动单元、检测单元、驱动单元等构成，通过内部IGBT的开端，实现对于输出电源的电压与频率的调整，然后，结合电机的实际需要，提供相应的电源电压，从而实现节能、调速的目的。

在煤矿绞车系统中，变频器的主要作用是对绞车系统的调速，以确保系统的稳定安全运行。变频器调速系统可以分为两个部分，其一，以绞车电机作为电动机进行调速，也就是通常所说的逆变过程，整个过程分为整流、逆变和滤波，以逆变为核心，可以实现对电机定子供电频率的改变。其二，以绞车电机为发电机，也称能量回馈过程，同样可以分为三个组成部分，即整流、回馈逆变和输出滤液，以回馈逆变为核心，可以使得输出电压的相位呈现出与电网电压的一致性。在这种情况下，一旦系统出现重压或者减速的情况，对其进行操作的同时，会向电网发出回馈。在煤矿斜井绞车系统中应用变频器，可以有效提升系统运行的稳定性和安全性，确保煤矿生产的顺利进行，其意义和作用都是非常重要的。

2 变频器在煤矿斜井绞车系统中的应用

在经济发展的带动下，我国社会对于能源的需求不断增加，煤矿作为目前我国应用最为广泛的资源，受到了社会各界的广泛关注。煤矿斜井绞车系统主要是以电机带动机械设备，进而通过钢丝绳带动容器在井筒中升降，以完成输送任务，现代煤矿斜井绞车设备提升量大、速度高，是煤矿生产中极其重要的基础性设施。但是，传统的煤矿斜井绞车系统采用的多事绕线式电机调速系统，在提升机的爬升阶段，对于速度的控制能力相对较差，而且当提升机出现负载变动时，很难实现减速控制，会给设备的使用带来一定的困难，影响煤矿生产的稳定进行。对此，为了实现系统的恒加速以及恒减速控制，相关技术人员在煤矿斜井绞车系统中引入了变频器，本文结合相应的实例，对其进行简单分析。

1）系统概况。某煤矿原有的斜井绞车系统为单筒单绳式提升，系统主要包括有1.2 m绞车、车斗、75 kW绕线式电机、电磁抱闸装置、电源柜、电阻箱等，当电磁抱闸装置断电时，会处于完全制动状态。该系统的优势在于，整体设计简洁，可靠性较高，性能稳定，而且操作简单，可以非常方便地实现与系统的连接。但是，其调速方式相对落后，而且整个电控系统繁琐，控制复杂，很容易发生各种各样的故障和问题，使得系统的维护压力巨大，而且在调速过程中，电阻会消耗大量的电能，造成严重浪费。不仅如此，控制系统还存在调速范围小、调速不均匀、维修成本高等问题。对此，煤矿技术人员对其进行了变频改造，在系统中应用了变频器，改善了系统的性能。

2）变频改造。通过对原绞车系统的分析，结合煤矿的实际情况，对系统进行了相应的变频改造，新的绞车系统更加简单，由变频器、泄放电阻柜以及操作台构成，而且整个电控系统的连线非常简单，无论是体积还是重量，与原系统相比都有了大幅度的减小，而系统的调速性能也出现了质的飞跃。在系统中应用的变频器，调速范围可以达到0-400 HZ，频率调节精度达到了0.01 HZ，基本上实现了无极调速，与改造前相比，电机可以在真正意义上实现软启动以及平滑调速。不仅如此，通过提高输入电源的功率因数，可以在基频以下实现恒转矩输出，输出的功率随着转速的变化而变化，具有良好的节能效果。

3）实际应用。改造后的斜井绞车系统的操作台具有两个控制手柄，分管调速功能和制动功能。同时，在操作台的面板上，设置有响应的紧急制动按钮盒电锁按钮，与原系统相比，操作更加简单，而且更富人性化，充分考虑了操作人员的操作习惯。在对变频柜和电阻柜进行设计改造的过程中，参考了矿用一般标准，将泄放单元设置在了电阻柜内，通过面板上的调节按钮，实现对泄放速度的调节。如果需要对设备的工作状态进行了解，可以观察指示灯的变化情况，当指示灯为绿色时，表明工作状态正常，而如果指示灯变为红色，则表明设备存在相应的故障或异常，需要及时进行检查和处理。同时，为了确保系统的运行安全，在控制系统中沿用了原系统的电磁抱闸装置，而在泄放单元，则采用了与逆变单元相同规格的变频器，可以保证泄放容量的富余以及系统的安全运行。采用了无感电阻作为泄放电阻，以实现对于泄放速度的有效控制。

4）应用效果。与变频改造前相比，煤矿斜井绞车系统的优势非常显著，如性能更加优良、安全可靠、节能显著、占地面积小、维护量少等。试运行三个月，系统性能稳定，运行正常，节能效果非常明显。可以说，变频器的应用，使得电机在真正意义上实现软启动和平滑调速。与其他转自串电阻调速不同的是，变频器调速不仅能够降低转差率，提高电路的功率因数，还可以实现恒转矩输出，具有良好的节能效果。不仅如此，变频器能够通过软件的作用，对输出转矩、加速时间等相关参数进行调节和改变，在目标频率以及上下线频率的改变中发挥着非常重要的作用。而且，变频器还具有良好的兼容功能，在实际应用过程中，可以根据具体的要求，对其运行参数进行相应的改变，应用范围更加广泛，而且可靠性较好。变频器的回馈单元还可以实现回馈制动功能，从而实现运行过程中的软制动，减少对于人员和设备的影响，避免出现设备下滑或脱落的情况，保障生产的顺利进行。

3 结束语

总而言之，斜井绞车系统在煤矿生产中的作用是至关重要的，做好系统的管理维护，保障系统运行安全，是煤矿管理人员需要重点考虑的问题。在煤矿斜井绞车系统中，应用变频器，对系统进行变频改造，可以有效减少系统的占地面积，节约投资和维护成本，具有显著的节能效果，更可以保障系统的安全稳定运行，提高煤矿企业的生产效率好，促进煤矿行业的持续稳定发展。

参考文献

[1]雷启文.变频器在煤矿提升系中的应用研究[J].科技致富向导，2011（6）：309，314.

[2]陈皓.变频技术在煤矿设备中的应用[J].矿业安全与环保，2012，39（z1）：175-177.endprint