變頻器與煤礦提升運輸系統的研究

（1.濟南職業學院,濟南 250103；2.三聯維修中心,濟南 250100）

（1.濟南職業學院,濟南 250103；2.三聯維修中心,濟南 250100）

在煤礦的生產當中，提升運輸的作用非常的關鍵，而傳統的豎井提升運輸系統也有著諸如耗能高和沖擊大等等不足的地方，而變頻器的加入則能夠很好地解決這些問題。本文結合了提升運輸系統目前的問題來對變頻器在提升運輸系統中的研究和運用進行了研究。

變頻器；變頻調速技術 PLC；提升運輸系統

1 引言

對于傳統的豎井提升運輸系統來說，存在著不少不足之處，如耗能高等等，這些問題的存在會在一定程度上影響了煤礦的生產效益。隨著科技的發展速度越來越快，已經有越來越多的提升運輸系統應用了變頻調速技術，能夠有效的優化煤礦的提升效率。

2 提升運輸系統目前的不足之處

目前，主要有四種提升機傳動系統，分別是交流繞線轉子異步電動機傳動系統、G-M拖動系統、V-M直流可逆調速系統以及交流電動機交變頻調速傳送。在第一種方式的轉子回路中，采用了串聯的連接方式來連接電阻，通過電阻的相互切換來進行調速，這種方法由于耗能較大且調速的范圍也較窄，在效率方面還有很大的提升空間；第二種方式雖然可以方便在電動和制動兩種方式之間隨意的切換，精度較高，調節范圍較大，但也存在著諸如體積較大以及噪聲較高等問題；第三種方法雖然能夠比較方便地進行安裝，在自動化控制以及精度上都有著不錯的表現，但卻存在著沖擊較大以及使用功率因數不高等問題；第四種方法的性能最好，可以讓電動機運行的可靠性和安全性得到保證，這種方式應用了變遷調速技術，目前應用已經越來越廣泛。

3 提升運輸系統中變頻器的選擇

3.1 控制系統的選擇

在煤礦生產中，最關鍵的機械設備就是提升機，在對提升機的傳動系統進行改裝之后，除了原來的減速器、主軸裝置、深度指示器、制動器以及操縱平臺，還能夠實時的監控?？刂葡到y則采用了PLC，利用PLC來進行編程，讓無級平滑調速的效果嫩鞏固順利實現，在D/A信號經過轉化之后，再由模擬兩口進行輸送，從而推動變頻器的運作，PLC程序也會自動對變頻器中的輸出頻率進行改變，讓調速的目的能夠順利達到。在這個過程當中，為了讓提升容器的所在位置更加容易地定位，并精確測量速度的值，PLC會采集從編碼器中輸出的轉速測量信號，來累計了這些信號之后，再計算提升機的行走距離以及提升速度，最終將這些信號傳送到上位機中，讓上位機能夠顯示出提升機的所在位置以及實時的運行速度。同時，PLC還有一個非常強大的功能，就是監視，能夠對制動回路以及液壓站的油溫油壓、變頻器的溫度等內容進行嚴格的監視，并將相應的信號反饋到上位機中。如果有故障被檢測到，相關的工作人員就應該及時對其進行處理，讓提升機能夠順利的運行下去。

3.2 變頻器的選擇

變頻器的組成包括四個部分，分別是逆變器、控制電路、濾波平滑電路以及整流設備，應該根據實際情況來確定變頻器的容量。在通常情況下，要注意以下兩點：第一，確保變頻器的額定輸出電路比電動機大；第二，確保變頻器的電動機功率比驅動電動機的功率要大。在這兩點前提下，再根據實際情況，來選擇變頻器。

3.3 升速降速方式的選擇

在本文描述的提升運輸系統當中，應用了變頻調速急速，從而從無級平滑調速的目的能夠順利達到，保證了系統的安全性和可靠性。在下方提升機的時候，變頻機會在某些情況因為過高的發電電壓而受到損壞，為了防止這種情況的發生，本系統將變頻器和制動電阻結合在了一起，對電阻的發熱效應進行利用，從而減少成本。

提升運輸系統的升降速可以通過跳繩變頻器的頻率高低來實現，但速度不能調得太高，否則會讓電路中的轉差率增加，從而讓增加電流。在大多數情況下，可以采取下面的方式：第一種，頻率和時間呈線性關系；第二種，S型方式，開始、結束時速度較慢，中間段時呈線性關系；第三種，開始時較慢，中間到結束時呈線性關系。

4 變頻器在提升運輸系統中的應用以及程序設計

4.1 閉環轉速控制系統

在提升運輸系統當中，提升需要經過五個步驟，分別是加速、等速、減速、爬行以及停車抱閘，由于提升機的較高性能要求，為了增加系統的可靠性和安全性，可以采用PID調節和變頻調速來進行相應的控制，精度高且操作簡便。

4.2 原理分析

閉環控制系統主要由光電編碼器、交流電機、變頻器以及PLC等組成，能夠有效的定位和控制電動機的轉速，可以根據事先設置好的數值來對控制系統進行轉速的調整，PLC輸出信號則讓變頻器的控制有效實現，且PLC也會接收到變頻器的運行狀態。這樣，在閉環控制系統當中，可以準確地控制超調波動，有小控制相應的偏差量，讓負荷的變化以及轉速受到的影響有效的降低，讓系統的可靠性和安全性得到保證。

4.3 程序設計

提升運輸系統的電機變頻調速控制程序包括了PLC的控制軟件程序和變頻器的參數設定程序。PLC控制軟件程序也分成了中路服務程序、主程序和子程序，每個程序都與一個或者一系列的工作流程相對應，這樣就可以讓程序的調試和修改工作變得更加的靈活和方便。

5 變頻調速在煤礦提升運輸系統的運行效果分析

在提升運輸系統應用了變頻調速技術之后，省去了大量的接觸器、繼電器以及調速電阻，讓故障的發生率大大降低，同時也能夠有效做好節能的工作。另外系統采用了PLC變成實現了提升運輸系統主S形速度給定以及操作臺輔助速度給定，讓自動和手動調速能夠順利實現，便于操作，靈活性高。該系統經過MATLAB仿真實驗之后可以知道，該系統的帶負載能力、動靜態響應特性以及抗干擾能夠都能夠達到要求，能夠滿足煤礦生產的實際需要。目前很多公司礦井的提升機、無極繩絞車以及膠帶輸送機上都應用了變頻調速技術，運行效果良好，帶來了客觀的經濟效益。

6 結言

本文所描述的提升運輸系統充分利用了變頻調速技術，有效的提升了提升運輸系統的性能，也有其它很多優點，如操作方便、安全性和可靠性高、沖擊和噪聲較低等等。該提升運輸系統能夠有效的讓運輸系統的經濟效益得到充分的提升，也能夠使煤礦生產的進一步發展得到進一步的促進。

[1]鄧玉博.淺談礦井提升運輸系統電力拖動的發展現狀[J].科技創新導報,2009（13）.

[2]吳爽.淺談變頻器節能的原理及應用[J].廣東科技,2007（S2）.

變頻器與煤礦提升運輸系統的研究

羅小妮1,巢 琳1，李 巍2

羅小妮，助教，教師，電氣自動化。