安全高效矿井提升系统交直流拖动的利弊分析

许敦辉

（珲春矿业集团，吉林珲春　133300）

安全高效矿井提升系统交直流拖动的利弊分析

许敦辉

（珲春矿业集团，吉林珲春133300）

介绍两个年产180万吨和一个年产240万吨的大型矿井。提升方式为两个斜井提升和一个立井提升。提升装置7套，两套采用交流拖动，5套采用直流拖动。本文介绍了矿井提升拖动方式，通过对交直流特性、容量范围对比，总结交直流拖动的利弊，从而为安全高效矿井设备选型设计提供参考。

直流拖动交流拖动安全高效

1　机械性能分析

（1）直流电动机特性：直流电动机的人为机械特性曲线可知，电枢电压改变了，但其机械特性斜率不变。电机正反向运行，负荷越大，转速n0-n就越大，电动机的转速与负荷的大小均呈线性关系。上提重物时，电动机处于电动状态；下放重物时，电动机处于再生发电状态，再生发电的电能回馈给直流电源，电枢电流与电动运行时电枢电流相反，产生于运转方向相反的制动力矩。调速的平滑性是指在一定的调速范围内，相邻两级速度变化的程度，用平滑系数表示。这个平滑系数愈趋近与1，调速的平滑性越好，最理想的是无极调速。直流电动机具有较好的调速性能（图1）。

图1　直流电动机拖动机械特征曲线

图2　交流电动机固有机械特征曲线

（2）交流电动机特性1。从三相交流电动机的固有机械特性曲线可以看出，机械特性曲线不是一条直线。当速度n在0和同步转速n1的范围内，即电动机转速小于同步转速时，电磁转矩T与转速n同方向，都与同步转速n1同方向，电动机工作在电动状态。

当速度n大于同步转速n1，即电动机实际转速大于同步转速时，电磁转矩T与转速n不同向，电磁转矩T是制动性转矩，电动机工作在发电状态（图2）。

2　提升电动机容量

矿井提升选型设计的依据和主要内容是根据矿井年产量、矸石年产量、入井材料、年日工作天数、提升高度、经验提升速度等来计算确定合理提升量，从而校验提升电动机容量的合理性、安全性、可靠性，以满足安全高效。我集团公司下属三个矿都为大型矿井，要求的拖动功率大。而交流异步电动机单机功率一般小于1000kw以下，满足不了需要，所以选用2台才能达到要求。直流电动机的容量最大的可以达到3000kw以上，减少了设备数量的投入和设备的维修量。

3　交直流电动机拖动的优缺点

（1）交流双机拖动的优缺点：优点主要有四个方面，一是双电动机比同容量的单电机的转动惯性小。二是在减速段用1台电动机进行动力制动，在爬行段用1台电动机制动、1台电机拖动，可得到合成的低速爬行硬特性，爬行速度比较稳定。三是轻载时，等速段可以用单电机运行，调高了电动机的运行效率。四是当有1台电动机发生故障时，可以限负荷采用单机运行。缺点主要有三个，一是必须保证两台电动机是同型号同特性的电动机，才能满足负荷的分配。二是虽然交流拖动采用了变频调速系统，其控制性能已接近了直流拖动系数。但又存在维修复杂和员工技术水平的矛盾问题。三是控制线路比较复杂、设备较多。

（2）直流单机拖动的优缺点：主要优点有三个方面，一是调速平滑，调速范围宽，低速时也能稳定运行。二是较交流电动机制动转矩大。三是能耗低。缺点是直流电机换向困难，还会产生火花，寿命短，要经常维护。

4　结语

煤矿企业随着开采、综掘的普及，煤矿向一矿一面发展，设备向大型化、大功率方向发展。矿井提升对拖动系统的基本要求是，拖动功率要足够大，生产效率要高，控制平稳，安全可靠，操作简便，自动化程度高，易于维护等。总之，矿井提升控制系统必须适应矿井生产的发展，否则就将成为制约矿井生产的瓶颈。

［1］韩文东.《矿井提升机拖动与控制技术》.煤炭工业出版社.

［2］孙玉蓉.《矿井提升设备》.中国矿业学院.

［3］《煤矿工业矿井设计规范》.中国计划出版社.

2015-10-25

许敦辉（1964—），男，汉族，吉林省龙井县人，八连城煤矿机电副总，1985年毕业于辽源煤炭工业学校，大专。现在吉林省珲春矿业集团八连城煤矿从事机电技术管理工作，工程师。