煤矿副井提升机变频调速控制装置的研究

2020-03-14温瑞阳

机械管理开发 2020年1期

温瑞阳

（大同煤矿集团同家梁矿，山西大同 037025）

引言

煤矿副井提升机作为联系井下和地面的通道，是煤矿上的一种关键机电设备，主要负责人员和设备的运输需求，其运行时的安全性和稳定性直接关系到人员的生命安全。传统的副井提升机在制动过程中会产生较大的冲击作用，给提升钢丝绳和机架造成较大的影响，降低了副井提升设备的使用寿命和经济性[1]。特别是随着煤矿对生产效率要求的不断提升，提升机的运行速度不断加快，在制动过程中的不稳定因素剧增，给煤矿的人员运输造成了极大的安全隐患。因此，提出一种新型的煤矿副井提升机变频调速装置，该装置通过变频调速器对驱动电机的运行情况进行控制，设置变频调速控制曲线，满足副井提升机在不同制动条件下的平稳制动要求。

1 副井提升机变频调速控制系统

该副井提升机变频调速控制系统以中央处理单元为核心，通过对设置在副井提升机上各类传感器所监测的信息分析，自动对提升机的运行状态进行判断，同时根据行程情况自动选择最佳的变频调速控制曲线，实现对提升机运行状态和平稳运行的综合控制，显著提升副井提升机的运行安全和经济性[2]。

由图1可知，该变频调速控制系统主要包括监测控制单元、中央处理单元、调节控制单元三个部分组，监测控制单元主要包括限位开关、手动开关、光电传感器、感应式接近开关、编码器等，用于对矿井提升机在运行过程中的状态进行实时监控。中央处理单元主要是用于对监控结果进行分析，下达调节控制指令，调节控制单元主要是根据中央处理单元发出的调节控制指令进行继电器、电磁阀、变频器输出信号控制，满足对提升机运行状态调整的需求。该变频调速控制装置以CPU为核心，具有防爆、数据更新便捷、扩展性好、稳定性高的优点。

图1 煤矿副井提升机变频调速控制装置结构示意图

2 变频控制器结构及工作原理

该煤矿副井提升机变频调速控制的基础在于变频控制装置对提升机运行状况的变频调节控制，该变频控制装置主要包括了控制部分和主电路部分，控制部分主要是控制系统对中央处理单元所发出的调节控制信号进行转换，将其变为工频交流电信号，进入到该控制单元内，然后控制系统电流发出驱动脉冲信号，完成一次完整的整流逆变过程[3]，将交流电信号转变为直流电信号，通过对直流电信号的转换，赋予调节控制信号，然后再经过一次逆变过程将控制信号以工频交流信号的形式进行输出，实现对变频控制单元的实时调节控制，使其输出满足控制要求的变频控制信号，控制副井提升机驱动电机按照设定的调节控制模式进行运行，该变频调速控制装置的整体结构如下页图2所示[4]。

3 副井提升机变频调速控制系统的应用

为了对该副井提升机变频调速控制系统的实际应用效果进行分析，本文以某矿提升机为验证对象，对其控制系统进行了优化改造，其副井提升机的提升距离为515 m，根据变频调速控制系统的控制原则[5]，在经过大量的验证后，所设计的提升过程中的变频调速控制曲线如图3所示。

图2 煤矿副井提升机变频控制器结构示意图

图3 煤矿副井提升机变频调速控制曲线

由图3可知，该变频调速控制曲线包括了初加速段、加速段、等速段、减速段和爬行段五个部分，初加速段、爬行段均为“S”型控制曲线，能够确保在初加速段运行的平稳性，降低对提升机的振动和冲击，加速段和减速段均为线性曲线，主要是提高提升机的运行和减速效果，等速段则是提升机以最大运行速度运行的时间，通过该变频调速控制曲线能够将提升机运行时对机架的冲击力降低了87%，运行速度提升了41%，显著提升了提升机在运行过程中的稳定性和舒适性。

对该矿应用变频调速控制系统以来的耗电量进行统计，发现在相同的运行频次下，采用变频调速控制系统后提升机运行时的耗电量比优化前降低了约17%，显著提升了副井提升机运行时的经济效益，同时该调速控制系统还能够根据监测结果实现对副井提升机运行状态的判断和报警，自动显示故障源，显著降低了提升机的故障维修时间。