引言
煤礦絞車電氣控制系統(tǒng)是絞車安全穩(wěn)定運行的重要保障，隨著煤礦生產(chǎn)工作的不斷深入，傳統(tǒng)的絞車電氣控制技術(shù)在實際的應(yīng)用中逐漸不能滿足生產(chǎn)的需求，其中存在著的問題也逐漸顯現(xiàn)出來，而變頻技術(shù)的應(yīng)用不僅可以有效提升電氣控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力，還可以進(jìn)一步提升絞車運行過程中的可靠性、安全性以及經(jīng)濟(jì)性。
1、傳統(tǒng)煤礦絞車電氣控制方式的弊端
1.1運行成本過高
傳統(tǒng)的煤礦絞車調(diào)節(jié)方式運行成本高主要提現(xiàn)在兩個方面：第一，絞車的運行需要消耗大量的能源。由于絞車的調(diào)速是通過串聯(lián)電阻進(jìn)行，不僅不利于提高能源的利用率，而且還會造成電能的浪費，據(jù)統(tǒng)計，這樣的絞車調(diào)速方式所消耗的電量占據(jù)了絞車全部成本的80%以上。第二，維護(hù)和保養(yǎng)成本過高。通常情況下，煤礦絞車的保養(yǎng)與維護(hù)都需要3到5個人進(jìn)行，在一定的程度上加大了人力資源的投入成本，與煤礦工業(yè)“綠色”發(fā)展的基礎(chǔ)理念相違背。
1.2安全可靠性低
調(diào)速電阻是傳統(tǒng)煤礦絞車電氣控制系統(tǒng)的主要工作原理，由于受到操作者的經(jīng)驗影響煤礦絞車運行過程中的安全性與穩(wěn)定性變得難以操控。在實際的使用中也經(jīng)常出現(xiàn)由人為因素所引起的安全事故，例如：翻矸斗過卷或拉翻、絞車?yán)|繩被拉斷等。不僅如此，傳統(tǒng)的煤礦絞車調(diào)速方式還存在著電路接點過多的缺點，這也與引起動作失誤或不動作等問題，這也在很大的程度上加大了絞車運行過程中安全問題的不可控制性[1]。
2、變頻煤礦絞車電氣控制的優(yōu)勢
在近些年中，我國的煤礦事業(yè)迅速發(fā)展，許多新設(shè)備、新技術(shù)都運用到了煤礦生產(chǎn)工作中，例如：電子計算機技術(shù)、自動化控制技術(shù)等。在煤礦企業(yè)的不斷發(fā)展過程中，煤礦絞車電氣控制的方式也有了一定的改變，以往的電氣控制技術(shù)已經(jīng)逐漸被變頻技術(shù)所取代，并且在實際的應(yīng)用中有著良好的成績。
2.1延長絞車使用壽命，降低實際運行成本
變頻技術(shù)的應(yīng)用可以有效地避免煤礦絞車實際運行過程中的沖擊情況，不僅降低了機械設(shè)備啟動和停止過程中所造成的損傷，更好地保證設(shè)備的安全和完整，不僅起到了延長絞車使用壽命的效果，還大大地降低了煤礦絞車的保養(yǎng)維護(hù)成本。煤礦絞車的控制運營成本在絞車的全部投入資金中占有很高的比例，而變頻技術(shù)的應(yīng)用則可以有效地降低能源的損害，根據(jù)實際應(yīng)用中得到的統(tǒng)計信息，變頻技術(shù)的應(yīng)用可以使絞車能源損耗量下降35%。除此之外，變頻技術(shù)還起到了一定的設(shè)備保護(hù)效果，使得在其檢查維修成本上也有著較為明顯的下降[2]。
2.2提高電氣控制精度，保證生產(chǎn)工作安全
在煤礦絞車的實際使用過程中，如果保證其精準(zhǔn)度也是一個重點研究的內(nèi)容。而變頻技術(shù)的應(yīng)用不僅可以加大電機轉(zhuǎn)速的控制范圍，還可以在很大的程度上提示絞車工作的精度，使絞車的輸出量符合負(fù)載基本量，有效地提升煤礦生產(chǎn)的效率。不僅如此，在提升絞車電氣控制精準(zhǔn)度的同時，還可以為煤礦的生產(chǎn)運行過程帶來安全保障，避免絞車運行過程中安全事故的發(fā)生，為企業(yè)的發(fā)展帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益。
3、變頻技術(shù)在煤礦絞車電氣控制中的應(yīng)用
3.1變頻調(diào)速系統(tǒng)
變頻調(diào)速系統(tǒng)主要是利用改變電動機定子的供電頻率去實現(xiàn)設(shè)備轉(zhuǎn)速的改變，以便更好地實現(xiàn)煤礦絞車的調(diào)速效果。在目前的煤礦絞車電氣控制變頻調(diào)速系統(tǒng)中，主要采用的是交直交變頻技術(shù)，交直交變頻技術(shù)主要包括了以下兩個部分：第一，正常逆變。正常逆變的過程包括了整流、濾波以及逆變?nèi)齻€內(nèi)容，其中逆變是整個過程中核心工作，通過有效地進(jìn)行電動機定子供電頻率的改變進(jìn)而改變絞車輸出電壓，從而起到良好的調(diào)速效果。第二，能量回饋逆變。能量回饋逆變包含了整流、回饋逆變以及輸出濾波三個內(nèi)容。其中整流主要是由IGBT來進(jìn)行，而回饋逆變則是依靠電解電容來提供電壓源，更好地保證了絞車的運行穩(wěn)定。輸出濾波的使用可以減少逆變過程中調(diào)制波對電網(wǎng)的干擾，讓整個電氣控制系統(tǒng)變得更好安全可靠[3]。
3.2絞車電氣控制系統(tǒng)的改造
傳統(tǒng)的煤礦絞車電氣控制系統(tǒng)都是采用工頻調(diào)速系統(tǒng)，而變頻調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用可以在不影響原本調(diào)速系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行更新和改進(jìn)，這樣煤礦絞車可以同時擁有兩套調(diào)控系統(tǒng)，在其中一套出現(xiàn)問題時，另一套可以帶來來良好的備用功效，從而更好地保障煤礦絞車電氣控制工作的穩(wěn)定性。為了可以讓兩套系統(tǒng)的共同存在變得更加和諧，還必須做出進(jìn)一步的完善與改造，其改造工作可以適當(dāng)?shù)脑黾庸ゎl—變頻轉(zhuǎn)換功能，同時還可以在控制系統(tǒng)啟動前，把主回路和控制回路都更換到變頻位置。通過這樣的改造與應(yīng)用，煤礦絞車就可以同時擁有自動與手動兩種控制方式。自動控制主要是通過PLC進(jìn)行實現(xiàn)的，可以有效地提升絞車的運行效率。一般情況下，只有絞車的啟停需要人工操作，其他皆為自動控制，優(yōu)勢在突發(fā)情況中也需要人工進(jìn)行操作[4]。
4、絞車電氣控制變頻技術(shù)的應(yīng)用實例
較為老舊的煤礦絞車控制系統(tǒng)不僅需要消耗大量的能源，而且安全穩(wěn)定性也無法保障。通過都煤礦絞車控制的分析和研究，決定對該絞車控制系統(tǒng)進(jìn)一步地升級和改造，將變頻調(diào)速控制系統(tǒng)應(yīng)用在原來的工頻控制系統(tǒng)中。初步估算，在進(jìn)行控制系統(tǒng)的改造與升級之后，至少到達(dá)以下幾點效果：第一，在絞車提升過程中，實際使用的能量至少節(jié)約16.4%。第二，在絞車下降過程中，假設(shè)原有控制系統(tǒng)是采用三檔進(jìn)行下降，其下降速度大約為1.5m/s，部分能量會回饋回電網(wǎng)，再加上摩擦等問題上所消耗的能量，難以對其實際消耗情況進(jìn)行估算，但使用變頻技術(shù)的煤礦絞車控制系統(tǒng)，在進(jìn)行絞車下降工作時，會將80%以上的重力勢能回饋給電網(wǎng)，所以至少可以節(jié)約80%的電能。
5、結(jié)語
煤礦絞車電氣控制系統(tǒng)中變頻技術(shù)的應(yīng)用是煤礦企業(yè)發(fā)展的必然趨勢，不僅提升了煤礦企業(yè)的生產(chǎn)效率，還有著節(jié)約能源、保護(hù)設(shè)備安全和工作人員生命安全的效果，為企業(yè)的長期穩(wěn)定發(fā)展帶來非常大的促進(jìn)作用，所以必須加大對煤礦絞車電氣控制變頻技術(shù)的應(yīng)用研究，使煤礦生產(chǎn)更加安全穩(wěn)定。
