变频技术在煤矿提升设备中的应用

摘要：煤矿矿井提升设备作为煤矿开采与组织管理中的设备之一，其承担着的任务非常艰巨，因此对于该设备的使用寿命及其安全性与性能的分析是非常重要的。针对该设备出现的一系列问题，其中最主要的是可靠性和速度可调性问题，文章将结合变频技术对煤矿提升设备进行改进，期望能够让提升机更省电、更安全。

关键词：变频技术；煤矿提升设备；提升机

中图分类号：TD63 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）02-0097-02

煤矿提升设备在工作的过程中，由于长期处于运动的状况，如果其运动的速度不能保持一定速度时，就会影响工作的效率，特别是由于现代自动化技术的不断发展，使得煤矿企业采煤的速度有所提高，不加强配套设备的改进，就会引起采出来的煤不能快速地运送到地面上，导致企业经营的时效性不强。变频技术正是基于这一特点，针对传统提升设备的速度不能进行调节，本技术应用到煤矿提升设备中将会使得设备能够进行速度调节。并且传统的提升设备由于长时间地处于工作状态，使得一些元件容易发生故障，而变频调速技术正好能够进行自动化调整，结合当前的工作情况进行有规律的变化，以免设备发生不必要的事故，引起煤矿生产过程中的不安全因素的产生。

1 技术原理

自主开发的现场参数预制系统，可根据现场设备实际运行情况，快速方便地进行参数的修改和调整.显示部分用TFT真彩触摸屏人机界面与中文字符显示器进行显示。根据提升设备的运行情况，驱动系统自动生成“S”型速度曲线进行操控和保护，实现提升机快速响应和稳定的速度和力矩控制。运行可靠，具有完善的自诊断和显示功能。工作中，提升设备在运行后将采集到的数据传输给控制中心，由所编写的程序将这些数据进行分析以及对运行状态的情况进行设定，确保提升机是在一个安全的参数下进行工作，这一切都是在（PLC）下来进行自动化控制，矢量控制型变频器直接驱动鼠笼电动机，具有变频调速、控制、保护、监控四大部分。研发的现场参数预制系统，可根据现场设备实际运行情况，快速方便地对参数进行修改和调整，实现提升机快速响应和稳定的速度和力矩控制，并具有完善系统的自诊断和保护功能。该成果对我国中小型矿井提升设备的技术改造和技术装备具有重要的现实意义和经济

意义。

2 构成提升机变频控制系统的环节

2.1 变频器

变频器是控制系统的关键部件，其通过相关的原理和技术对提升设备的电动机进行变频控制，一般选用的控制型号是与该提升设备电动机相匹配的，能够使提升设备速率的控制可调。

2.2 PLC

选用计算功能较强且可接收多路旋转编码器信号的PLC。扩展1块模拟量输出模块，给液压站提供2路模拟信号；扩展1块Modem模块，以实现远程通信或联网。

2.3 安全保护环节

由于煤矿提升设备在工作的过程中会出现不同程度的故障，例如在速度方面最主要的是会发生等速过速或低速过速等现象，这就需要在对该设备进行PLC控制时，要进行安全保护措施，确保PLC在进行信号传输的过程中是保持独立的，而不能两个PLC控制同一参数，会引起不必须的故障，而导致安全事件的发生，需要积极地采取有效的措施进行控制。

2.4 检测单元

在对煤矿提升设备进行检测工作时，需要将这些信号传输给控制中心，要保证能够形成电流环，同时，在其内部控制中又能对其进行保护，确保变频器在运行过程中不会出故障。同时，在对信号的转换过程中，要有效地根据电动机的参数变化情况，从各个不同的方面对其进行保护，特别是在检测过程中，主要对设定的参数进行核实，并在工作过程中不断地进行修正。

2.5 可调闸

可调闸是在对煤矿提升设备进行变频改造的过程中保证安全的重要部件，在正常运行的过程中，可调闸是处于不工作的状态，但一旦有紧急情况的发生，这个可调闸就会起到紧急制动的作用，从而避免事故的发生。

2.6 显示单元

这个部分主要是方便操作人员操作，在人机界面上可以对提升设备的运行动态进行实时监控，确保在工作的过程中不会出现意外事故或人为操作失误。

3 变频技术在煤矿提升机中的应用

3.1 调速部分

变频调速是电机调速的主流技术。当对提升设备的电动机进行变频调控时，其电机的转速是可调的，而传统的电动机一直都是稳定的速度，这样不利于煤矿这个特殊的工作环境，因此在进行调速的过程中，要与当地的煤矿开采实际情况结合在一起，特别是设定的参数要与设备本身的指标和开采的指标结合在一起，不能盲目地设定参数。调速控制时PLC对变频器的控制是要遵循相关设备的原理和技术来进行的，不能发生两者不能一起控制电机的情况，否则会导致很严重的后果。转矩的相对高的动态上升率是高水平的闭环控制同路一个很好的基础，可以选择电流控制形式；电流控制形式用于带有异步电机的速度检测的编码器。

3.2 控制部分

主控系统由两套德国西门子公司生产的可编程序控制器，隔离式电源变压器，山特在线式UPS不间断电源，10.4英寸TFT真彩触摸屏人机界面，欧姆龙继电器、操作台、控制柜等组成，在操纵台上选用10.4英寸真彩触摸屏，具有运行时间显示、打点信号显示、本班提升钩数、总提升钩数显示；安全回路工况监视；绞车位置显示，其显示形式可以是数字的、模拟的、图形和曲线等。绞车速度显示，其显示形式可以是数字的、模拟的、图形和曲线等。故障智能诊断，设备状态、运行参数、故障信息、维护信息的显示、储存和打印功能。自主开发的现场参数预系统，可根据现场设备实际运作情况，快速方便地进行参数的修改和调整。

3.3 保护部分

要根据煤放生产产量及所属矿井数量与局、矿的距离，按不同矿井的年产量、地质条件、开拓开采系统、通风方式、瓦斯等级、装备水平、安全生产状态及现有环境安全监测装备情况等方面，统筹考虑各矿级组织的煤矿提升设备的技术改造。变频技术在煤矿提升设备的改造过程中应根据矿井规模加以区分。要结合当地煤矿的具体情况，对变频技术与PLC控制技术进行修正，能够适应当地煤矿的实际情况。对不同地质的煤矿采取的提升设备也不同，因此其电动机的型号也不同，变频器和PLC的选择也不同，但要做到可靠安全，能够保护设备的正常运行。

4 结语

总之，提升机是矿山运输系统中的主要设备之一，主要用于矿山提升矿物（主井）或提升、下放人员、材料（副井）。矿井提升又分为立井提升（提升容器有罐笼或箕斗）和斜井提升（提升容器有串车或箕斗）。已经定型的交流拖动控制系统，一般采用绕线性感应电动机转子串电阻调速方式，继电器或PLC逻辑控制，实现对提升机的自动或半自动控制。

参考文献

[1] 石保国.浅谈变频技术在煤矿提升系统中的应用

[J].科技创新与应用，2013，（5）：35.

[2] 汪海洋.变频技术在煤矿提升机中的应用[J].煤

炭科学技术，2013，（1）：107-109.

[3] 张勇.变频技术在矿井提升系统节能中的应用分析

[J].科技与企业，2013，（23）：242.

[4] 韩鹂.变频调速控制技术在提升机中的应用[J].

电源技术应用，2013，（8）：368.

[5] 纪小龙.变频技术在多种煤矿机电设备中的应用与

展望[J].科技与企业，2013，（17）：286.

[6] 王端焕.浅谈煤矿机电设备中变频技术的应用

[J].中国高新技术企业，2012，（27）：51-53.

作者简介：王世锋（1978―），山西万荣人，霍州煤电集团晋南煤业公司助理工程师，研究方向：矿山

机电。