变频器与煤矿提升运输系统的研究

（1.济南职业学院,济南 250103；2.三联维修中心,济南 250100）

（1.济南职业学院,济南 250103；2.三联维修中心,济南 250100）

在煤矿的生产当中，提升运输的作用非常的关键，而传统的竖井提升运输系统也有着诸如耗能高和冲击大等等不足的地方，而变频器的加入则能够很好地解决这些问题。本文结合了提升运输系统目前的问题来对变频器在提升运输系统中的研究和运用进行了研究。

变频器；变频调速技术 PLC；提升运输系统

1 引言

对于传统的竖井提升运输系统来说，存在着不少不足之处，如耗能高等等，这些问题的存在会在一定程度上影响了煤矿的生产效益。随着科技的发展速度越来越快，已经有越来越多的提升运输系统应用了变频调速技术，能够有效的优化煤矿的提升效率。

2 提升运输系统目前的不足之处

目前，主要有四种提升机传动系统，分别是交流绕线转子异步电动机传动系统、G-M拖动系统、V-M直流可逆调速系统以及交流电动机交变频调速传送。在第一种方式的转子回路中，采用了串联的连接方式来连接电阻，通过电阻的相互切换来进行调速，这种方法由于耗能较大且调速的范围也较窄，在效率方面还有很大的提升空间；第二种方式虽然可以方便在电动和制动两种方式之间随意的切换，精度较高，调节范围较大，但也存在着诸如体积较大以及噪声较高等问题；第三种方法虽然能够比较方便地进行安装，在自动化控制以及精度上都有着不错的表现，但却存在着冲击较大以及使用功率因数不高等问题；第四种方法的性能最好，可以让电动机运行的可靠性和安全性得到保证，这种方式应用了变迁调速技术，目前应用已经越来越广泛。

3 提升运输系统中变频器的选择

3.1 控制系统的选择

在煤矿生产中，最关键的机械设备就是提升机，在对提升机的传动系统进行改装之后，除了原来的减速器、主轴装置、深度指示器、制动器以及操纵平台，还能够实时的监控。控制系统则采用了PLC，利用PLC来进行编程，让无级平滑调速的效果嫩巩固顺利实现，在D/A信号经过转化之后，再由模拟两口进行输送，从而推动变频器的运作，PLC程序也会自动对变频器中的输出频率进行改变，让调速的目的能够顺利达到。在这个过程当中，为了让提升容器的所在位置更加容易地定位，并精确测量速度的值，PLC会采集从编码器中输出的转速测量信号，来累计了这些信号之后，再计算提升机的行走距离以及提升速度，最终将这些信号传送到上位机中，让上位机能够显示出提升机的所在位置以及实时的运行速度。同时，PLC还有一个非常强大的功能，就是监视，能够对制动回路以及液压站的油温油压、变频器的温度等内容进行严格的监视，并将相应的信号反馈到上位机中。如果有故障被检测到，相关的工作人员就应该及时对其进行处理，让提升机能够顺利的运行下去。

3.2 变频器的选择

变频器的组成包括四个部分，分别是逆变器、控制电路、滤波平滑电路以及整流设备，应该根据实际情况来确定变频器的容量。在通常情况下，要注意以下两点：第一，确保变频器的额定输出电路比电动机大；第二，确保变频器的电动机功率比驱动电动机的功率要大。在这两点前提下，再根据实际情况，来选择变频器。

3.3 升速降速方式的选择

在本文描述的提升运输系统当中，应用了变频调速急速，从而从无级平滑调速的目的能够顺利达到，保证了系统的安全性和可靠性。在下方提升机的时候，变频机会在某些情况因为过高的发电电压而受到损坏，为了防止这种情况的发生，本系统将变频器和制动电阻结合在了一起，对电阻的发热效应进行利用，从而减少成本。

提升运输系统的升降速可以通过跳绳变频器的频率高低来实现，但速度不能调得太高，否则会让电路中的转差率增加，从而让增加电流。在大多数情况下，可以采取下面的方式：第一种，频率和时间呈线性关系；第二种，S型方式，开始、结束时速度较慢，中间段时呈线性关系；第三种，开始时较慢，中间到结束时呈线性关系。

4 变频器在提升运输系统中的应用以及程序设计

4.1 闭环转速控制系统

在提升运输系统当中，提升需要经过五个步骤，分别是加速、等速、减速、爬行以及停车抱闸，由于提升机的较高性能要求，为了增加系统的可靠性和安全性，可以采用PID调节和变频调速来进行相应的控制，精度高且操作简便。

4.2 原理分析

闭环控制系统主要由光电编码器、交流电机、变频器以及PLC等组成，能够有效的定位和控制电动机的转速，可以根据事先设置好的数值来对控制系统进行转速的调整，PLC输出信号则让变频器的控制有效实现，且PLC也会接收到变频器的运行状态。这样，在闭环控制系统当中，可以准确地控制超调波动，有小控制相应的偏差量，让负荷的变化以及转速受到的影响有效的降低，让系统的可靠性和安全性得到保证。

4.3 程序设计

提升运输系统的电机变频调速控制程序包括了PLC的控制软件程序和变频器的参数设定程序。PLC控制软件程序也分成了中路服务程序、主程序和子程序，每个程序都与一个或者一系列的工作流程相对应，这样就可以让程序的调试和修改工作变得更加的灵活和方便。

5 变频调速在煤矿提升运输系统的运行效果分析

在提升运输系统应用了变频调速技术之后，省去了大量的接触器、继电器以及调速电阻，让故障的发生率大大降低，同时也能够有效做好节能的工作。另外系统采用了PLC变成实现了提升运输系统主S形速度给定以及操作台辅助速度给定，让自动和手动调速能够顺利实现，便于操作，灵活性高。该系统经过MATLAB仿真实验之后可以知道，该系统的带负载能力、动静态响应特性以及抗干扰能够都能够达到要求，能够满足煤矿生产的实际需要。目前很多公司矿井的提升机、无极绳绞车以及胶带输送机上都应用了变频调速技术，运行效果良好，带来了客观的经济效益。

6 结言

本文所描述的提升运输系统充分利用了变频调速技术，有效的提升了提升运输系统的性能，也有其它很多优点，如操作方便、安全性和可靠性高、冲击和噪声较低等等。该提升运输系统能够有效的让运输系统的经济效益得到充分的提升，也能够使煤矿生产的进一步发展得到进一步的促进。

[1]邓玉博.浅谈矿井提升运输系统电力拖动的发展现状[J].科技创新导报,2009（13）.

[2]吴爽.浅谈变频器节能的原理及应用[J].广东科技,2007（S2）.

变频器与煤矿提升运输系统的研究

罗小妮1,巢 琳1，李 巍2

罗小妮，助教，教师，电气自动化。