变频调速技术在煤矿立井提升机的应用

吴延辉

【摘 要】煤矿企业生产的过程中，矿井提升机是地上地下交通运输的重要设备，承担着矿物、物料以及设备的运输作业。变频调速技术运用，提高了矿井经济效益和社会效益。文章中结合变频调速技术的发展，对其在煤矿提升机中的应用进行了分析。

【关键词】变频调速技术；立井提升机；煤矿

在开采煤炭的过程中，立井提升机更是其重中之重的设备，它的工作状况决定了煤炭开采的经济效益。变频调速技术在立井提升机的应用，保障了煤炭采集生产工作的安全可靠性，同时也大大节省了电能消耗。

一、煤矿提升机的分类

（一）根据用途分类。从提升机的用途来看可以将其分为主井提升机和副井提升机两种。主井提升机主要是用来在井下开采过程中提升煤炭的。矿井提升机主要是用来完成矸石、废料、以及人员设备等的提升运输，在大部分的副井提升机中都是以罐笼或串车作为提升容器。

（二）根据提升类型分类。根据提升类型的不同分为单绳缠绕式提升机和多绳摩擦式提升机。早些年的煤矿产生过程都是使用變直径滚筒提升机，而现在绝大部分都是等直径圆柱型滚筒的单绳缠绕式提升机。目前所使用的多绳摩擦式提升机主要包括塔式和落地式两种。

（三）根据井筒的倾角分类。根据井筒的倾角不同，分为立井提升机和斜井提升机。通常立井提升机都是以箕斗或罐笼来作为它的主要提升容器，本文主要从立井提升机来进行分析。

二、变频调速技术的原理及其发展历程

（一）变频调速技术基础介绍

变频调速技术通常都是在变频调速系统中使用其他控制技术协助完成调速传动任务的一项新型技术。在利用变频调速技术进行调速时，为了更好地满足传动的转速转矩等要求，需要使用其他的控制技术进行协助工作，可以有效地保证煤矿提升机静、动态性能的稳定性。除此之外，还必须消除变频调速技术应用中变频器对外干扰等问题。

（二）变频调速技术的原理

变频调速技术是采用生产中与变频器的原理相结合的手段，使生产系统完成调动、传动，在使用变频调速技术进行生产生活的过程中，变频调速技术主要功能是在确保设备转矩、性能稳定的前提下，充分与机械控制技术相结合。此外，在变频器运行过程中还需要消除变频器以外的干扰信号。变频调速技术是集电气控制、自动化、计算机技术于一门的多学科的综合技术，在具有较多优点的同时，专业人员的操控技术要求也很高。

（三）变频技术的发展历程

一是电力电子器件向全控型转换。变频器采用的电力电子器件变频器主要是电力电子器件为基础构成的，在变频技术应用的早期，晶闸管是变频器的最主要零件，其主要构成元件为半空器件，随着变频技术不断发展，之后变频器已经被全控器件所代替。通过对比全控型器件的变频器与半控型器件构成的变频器的优缺点，不难发现它不但能够实现提升设备自动运行，而且还能够使设备的运行功率也得到巨大的提升，使变频器的功能得到完善。

二是线路结构向数字化转换。变频器是通过连接线路将所有的元器件连接而成的，早期的变频器通常都是由模拟电路分立元器件、数字电路以及集成块所组成的。随着科学技术的发展，大规模集成数字电路的出现，变频器的连接线路已经慢慢地转换为数字化的线路结构，这在很大程度上提升了变频器线路结构的可靠性。

三是运行过程向智能化转化。21世纪是信息化时代，计算机的加入可以说是变频器发展过程中的一大突破，它不仅让变频器的结构、运行过程变得更加智能化，同时也将许多分模块的功能集中在一起，例如：SPWM 波形的生成，矢量控制的实时计算等。在实际的运用中，可以较好地实现自监控、自我诊断等多项功能，提高变频器运行效率的同时，也实现了自动化控制，例如：开机停机、加减速、正反转、制动等。

三、变频调速技术在煤矿立井提升机中的作用

变频调速技术不仅可以实现提升恒转矩的目的，还可以快速解决由于煤矿生产中电网上的差异所带来的各种问题，它对改善煤矿提升机的操控性能和安全性能有着非常明显的效果。除此之外，将变频调速技术应用在煤矿提升机中，还可以起到增加提升机负载能力，加大启动力矩的效果，有利于实现电机的软启动。

（一）产生直流制动的作用

随着矿井开采深度的不断增加，煤炭提升机惯性滑行的减速就会不断减小，减速的时间进而延长，严重影响了煤矿生产过程的效率，这时应该采用直流制动方式来进行提升机的减速。当煤矿提升机需要停止时，变频调速技术可以有效控制提升机，确保可以正常、准确地停车。在煤矿卸货减速过程中，变频调速技术的应用可以让提升机平滑的状态由高速转化为低速，大大提升了控制效果。在煤矿提升机使用过程中，如果出现紧急情况，应用变频调速技术也可以迅速闸住提升机，从而有效避免“溜勾”现象的出现。

（二）有利于形成S形速递曲线

煤矿提升机在使用过程中必须保持它的平稳和安全，特别是在对工作人员的运输中，除了要保证提升机的安全稳定外，还要讲究一定的舒适度。梯形速度图作为我国煤矿提升机使用中最为广泛的速度图之一，在变频调速技术的应用下，不仅可以保证提升机运行的连续性和平滑性，还有利于形成S形速递曲线。此外，还可以通过修改控制参数的方式完成提升机的加速启动和减速制动，即便在复杂多变的环境中也能够有效进行控制。变频调速技术的应用除了提高控制系统的安全性与稳定性外，还可以减少矿井提升机的基础维护工作。

（三）节能降耗

煤矿提升机在煤矿生产过程中的使用频率非常高，其能源消耗也相对较大，变频调试技术在煤矿提升机变频器中的应用，不仅能提高控制性能，同时还起到了节能降耗的效果。变频调速技术可以调节提升机的输出功率，使其具有连续性，从而达到无级调速的效果；通常煤矿提升机都是使用硅或可控硅整流电源的装置来完成动力制动，这样的制动方式比传统制动方式更节能，进一步降低了能源损耗。在变频调速技术下，所使用的煤矿提升机的容器提升方式是低频发电机组的自动化提升，大大缩短了提升周期，进一步改善了提升能力，节电效果显著。提高煤矿提升机的电压稳定性。变频调速技术可以保持电压的稳定性，而稳定的电压可以确保煤矿提升机在额定功率下正常工作，避免出现电压过高或过低的情况，从而减少对电机的损害。

四、结语

变频调速技术在煤矿提升机中的应用，不仅实现了提升机的智能化控制，还在提高生产效率和保障生产安全的同时大大减少煤矿提升机的能源消耗，为煤矿企业带来巨大的经济效益。

【参考文献】

[1]赵国飞.PLC及变频控制在煤矿立井提升机中的研究应用[J].科技与创新，2018（13）：155-156.