浅析矿井提升机中变频调速技术的应用

浅析矿井提升机中变频调速技术的应用

叶智锋

三明顺发矿业有限公司福建省三明市365008

摘要：随着科技的进步和时代的发展，变频器技术及性能也逐渐成熟完善。提升机作为矿井运输的关键核心设备，其运输质量的高低对矿井综合效益的获取有着关键性影响。本文浅析矿井提升机中变频调速技术的应用。

关键词：变频调速技术；煤矿；矿井提升机；应用

引言

随着我国经济的发展，带来能源经济和技术的长足进步。尤其是对于我国煤矿企业来讲，煤矿企业更需要进一步提升自身的施工技术和施工设备才能进一步提升自身的经济效益，因此提升矿井中的提升机技术是具有一定现实意义的。矿井提升机主要由电动机、减速器、卷筒（或摩擦轮）、制动系统、深度指示系统、测速限速系统和操纵系统等组成，采用交流或直流电机驱动。

1矿井提升机的分类

1.1按照实际用途进行划分

矿井提升机分为很多种，按照其实际用途来划分，主要可以分为两种。其一为主井提升机，主井提升机在煤炭开采中扮演着运输者的角色，通过主井提升机将煤炭运输至地面，在运输过程中，根据运输量的不同，会使用不同的提升容器，一般来说，当一座煤矿的年生产量大于或等于30万t时，使用箕斗作为主井提升机的容器，当一座煤矿的年生产量达不到30万t时，罐笼、串车等容器取代了箕斗，成为主井提升机的主要容器。其二为副井提升机，副井提升机与主井提升机的功能是一样的，都用来运输，但其所运输的东西是有差别的，主井提升机主要用来运输煤炭，副井提升机则主要用来运输废料、工作人员以及工作设备等，罐笼和串车是副井提升机运输时最主要的容器。

1.2根据提升机的提升类型进行分类

单绳缠绕式提升机和多绳摩擦式提升机是煤矿提升机中最为常见的两种类型。目前绝大部分的单绳缠绕式提升机都是采用等直径圆柱型滚筒，老旧矿井还一直沿用变直径滚筒提升机，而多绳摩擦式提升机又可以将其按提升机井筒的倾角进行分类。立井提升机和斜井提升机是从井筒的倾角上的不同而划分。在实际的应用中，立井提升机与斜井提升机的提升容器有着一定的差别，立井提升机所使用的容器主要包括了箕斗和罐笼。而斜井提升机的一般所用的提升容器则包括了箕斗和矿车，一般在井筒倾角小于25°时使用矿车，而如果井筒倾角处于25°到35°之间，则使用斜井箕斗。在比较大型放入斜井提升中，也经常会使用胶带输送机来进行煤矿提升运输。除此之外，煤矿提升的划分还有许多种，例如根据提升机电力拖动方式的不同划分为交流拖动提升机和直流拖动提升机等。

1.3根据井筒的倾角分类

煤矿提升机的分类还可以根据井筒的倾角不同进行分类，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，而斜井提升机则是以提矿车（串车）、斜井箕斗作为主要提升容器。在特殊的矿井或规模比较大的斜井中，有时也会使用胶带输送机来完成煤矿的提升运输工作。

2变频调速技术的发展变化过程

2.1电力电子器件的发展

电力电子器件，对于变频调速技术来说是至关重要的，电力电子器件是变频器中最关键的器件，其功能的好坏对变频器性能的好坏有着决定性的影响，在变频调速技术的发展初期，变频器中所使用的电力电子器件是晶闸管，晶闸管是一种半控制性的电力电子器件，在使用时，无法自行控制开关，极不方便，随着科技的不断进步和发展，晶闸管这种半控制性的电力电子器件逐渐被全控制性的电力电子器件所取代，全控制性的电力电子器件性能得到了有效提高，使用起来也更加方便。

2.2线路结构由集成数字电路变为数字化电路

变频器是通过连接线路将不同的元器件有机地串联起来。10多年前构成变频器连接线路的主要元器件是模拟电路分立元器件，当然要组成一个完整的变频器连接线路还必须包含数字电路和集成块。随着科学技术的不断发展，大规模集成数字电路的不断增多，数字化的线路结构逐渐成为变频器的核心线路结构。数字化的线路结构可以将整流器、逆变器、SPWM波形形成等集合在一起，不仅缩小了变频器的体积，还提高了线路结构的可靠性。

2.3运行过程向智能化转化

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。

3变频调速技术在煤矿提升机中的作用

3.1直流制动

随着煤矿矿井深度的加深，惯性滑行的减速度不断减小，从而导致减速的时间加长，降低了煤矿生产工作的效率，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，变频调速技术的应用可以有效地闸住提升机，从而保证停车的正常。在煤矿提升机的进行卸货减速，变频调速技术可以让提升机从高速状态平滑的进入到低速状态，实现对提升机的控制。在煤矿提升机使用过程中，如果出现紧急的情况，应用变频调速技术也可以迅速的闸住提升机，有效地避免“溜勾”现象的出现。

3.2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，还可以减少提升机的基础维护工作。

3.3节约资源

煤矿提升机是煤矿生产中使用非常广泛的设备，其能源消耗也相对较大，变频调试技术应用在煤矿提升机的变频器中，可以发挥出更好的平滑调速、软启动、节能等效果。首先，变频调速技术可以对煤矿提升机的输出功率进行连续性调节。其次，煤矿提升机的动力制动通常都使用硅或可控硅整流电源装置，这样的动力制动方式比机械或电动机—发电机组的制动方式有着更好的节能效果，不仅节省了煤炭提升运行过程中所消耗的电能，同时还可以提高煤矿提升机制动的准确性与可靠性。第三，煤矿提升机一般使用低频发电机组来实现箕斗的自动化提升，这在一定的程度上缩短煤矿提升机的提升周期，同时有效地加强提升机的提升能力，达到节约电能的效果。第四，提高煤矿提升机的电压稳定性，有效地避免出现电压过高或过低的情况，从而减少电机的损害。

结语

总之，随着时代的发展，变频调速技术在不同的社会行业中应用，并且朝着信息化和智能化的方向发展。在矿井提升机的运行中，应用变频调速技术，能够保证提升机的安全和稳定，优化生产技术，满足不同生产环境的需求，促进煤炭行业的发展。在煤矿矿井提升中，应用变频调速技术，节约大量的人力和物力，实现社会效益和经济效益的共同提高。在未来变频调速技术有着更大的潜力。

参考文献：

[1]李海龙.变频调速技术在煤矿提升机中的应用[J].机械管理开发，2018，33（01）：130-131.

[2]武国胜.变频调速技术在煤矿立井提升机的应用[J].能源与节能，2018（01）：154-155.

[3]郑文杰，叶志强.变频调速技术在矿井提升机上的应用研究[J].技术与市场，2015（7）：160；162.