李曉飛

（山西高平科興前和煤業(yè)有限公司，山西 晉城 048400）

1 概述

該煤礦是以山西省高平市科興集團(tuán)股份有限公司為主體公司的一個(gè)煤礦企業(yè)，地處高平市區(qū)西南，行政隸屬于馬村鎮(zhèn)，是一個(gè)設(shè)計(jì)能力為120萬(wàn)t/年的改擴(kuò)建礦井。其開(kāi)拓方式為斜井開(kāi)拓，主斜井主要用于入井人員上下，長(zhǎng)388 m，坡度為22°。根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》第三百六十五條規(guī)定：人員上下的主要傾斜井巷，垂深超過(guò)50 m時(shí)，應(yīng)采用機(jī)械運(yùn)送人員。

該煤礦于2006年引進(jìn)了湘潭市恒欣實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)的RJY37-22/388型架空乘人裝置，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械運(yùn)送人員的目的。但經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的實(shí)際運(yùn)行后發(fā)現(xiàn)，該裝置在實(shí)踐過(guò)程中，存在一定問(wèn)題，所以通過(guò)市場(chǎng)調(diào)查和理論論證，決定對(duì)其控制裝置進(jìn)行技術(shù)改造——利用變頻工作原理對(duì)架空乘人裝置的運(yùn)行速度進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)架空乘人裝置的重載軟啟動(dòng)、軟停車(chē)，以達(dá)到安全、高效、平穩(wěn)運(yùn)行的目的。

2 架空乘人裝置的工作原理及存在的問(wèn)題

2.1 工作原理

架空乘人裝置是將閉合鋼絲繩安裝在驅(qū)動(dòng)輪、托繩輪、壓繩輪、迂回尾輪上，并經(jīng)尾輪部分的重錘張緊裝置拉緊后，依靠鋼繩和驅(qū)動(dòng)輪的摩擦力，通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置的電動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力，帶動(dòng)減速機(jī)上的驅(qū)動(dòng)輪，來(lái)帶動(dòng)鋼絲繩做循環(huán)無(wú)極運(yùn)動(dòng)。乘人吊椅則通過(guò)抱索器與鋼絲繩機(jī)械鎖緊，在運(yùn)行的鋼絲繩上，隨鋼絲繩的循環(huán)運(yùn)行做上行或下行，從而實(shí)現(xiàn)輸送人員的目的。

2.2 存在的問(wèn)題

該企業(yè)每年都迎接大量的外來(lái)人員到礦參觀學(xué)習(xí)和檢查，在出入井乘坐架空乘人裝置時(shí)，由于乘人吊椅一直處于運(yùn)動(dòng)中，而部分人員不熟悉其操作性能，極易造成人員摔倒或乘坐困難，給安全管理埋下了隱患。同時(shí)，架空乘人裝置在直接啟動(dòng)時(shí)，瞬間會(huì)增大所用鋼絲繩的動(dòng)張力，縮短鋼絲繩的使用壽命，乘人吊椅也會(huì)因突然受力而增大擺動(dòng)幅度，給架空乘人裝置的安全運(yùn)行帶來(lái)隱患。綜上所述，為了能夠更好地確保其安全高效運(yùn)行，就必須得降低架空乘人裝置無(wú)人乘坐時(shí)的運(yùn)行速度，使其達(dá)到有載加速、空載降速，以及重載軟啟動(dòng)、軟停車(chē)，并能根據(jù)實(shí)際情況靈活調(diào)速，達(dá)到安全、高效運(yùn)行的目的。

3 解決方案

根據(jù)本單位實(shí)際情況，最后選用BPJ1-160/660（380）型變頻器對(duì)架空乘人裝置的運(yùn)行速度變化進(jìn)行有效控制。這在確保了架空乘人裝置安全高效運(yùn)行的同時(shí)，也為企業(yè)的節(jié)能降耗起到了一定作用。

3.1 變頻器工作原理

變頻器是在控制過(guò)程中改變輸出電源的頻率和電壓，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的速度控制。本次技術(shù)改造中所選用的變頻器是以控制頻率為目的，也是作為電機(jī)調(diào)速設(shè)備中的優(yōu)選設(shè)備。變頻器控制有兩種控制方式：即V/F控制和矢量控制。V/F控制多用在水泵、風(fēng)機(jī)等不需要很大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的工作場(chǎng)所；矢量控制多用在提升機(jī)、皮帶機(jī)等重載起動(dòng)需要很大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的工作場(chǎng)所。它可改善電機(jī)在低速時(shí)轉(zhuǎn)矩的不足，即使在低速工作時(shí)，也能輸出足夠的轉(zhuǎn)矩。本企業(yè)架空乘人裝置技改所用變頻器為矢量控制方式，采用二極管整流，并用最新的IGBT功率器件組成逆變器，由交流整流成直流，經(jīng)濾波電容后進(jìn)入功率模塊的輸入端，逆變?yōu)檫m當(dāng)頻率相位和電壓的交流電壓，給驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)供電，從而達(dá)到控制運(yùn)行速度變化的目的。又因變頻器的輸入電壓在零至額定電壓之間，輸出頻率在0～50 Hz之間變化，因此，可以通過(guò)時(shí)間控制來(lái)實(shí)現(xiàn)重載軟啟動(dòng)、軟停車(chē)等的實(shí)際功效。

3.2 速度變化比較

架空乘人裝置原來(lái)的正常運(yùn)行速度是1.2 m/s，這對(duì)熟悉其操作性能的下井人員來(lái)說(shuō)也很方便，但是對(duì)于偶爾來(lái)的外來(lái)人員或不經(jīng)常下井的人員來(lái)說(shuō)，乘坐時(shí)就會(huì)感到困難。在通過(guò)技改后，面對(duì)此種情況，架空乘人裝置的管理人員可以通過(guò)BPJ1-160/660（380）型變頻器上的手動(dòng)旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)來(lái)選擇不同的運(yùn)行速度（變頻器上可以調(diào)節(jié)的速度有 5 種：1.2m/s、1.0m/s、0.9m/s、0.7m/s、0.5m/s），并可以通過(guò)與變頻器相配套的KXA-1型本安控制顯示臺(tái)，顯示出當(dāng)前的速度值而便于操作。

通過(guò)技術(shù)論證和實(shí)際操作，本企業(yè)選用0.7 m/s的速度作為對(duì)不熟悉操作性能等人員入井時(shí)乘坐的最佳運(yùn)行速度，在原來(lái)1.2 m/s的速度上降低了41.7%，平緩的運(yùn)行速度更加方便了人員乘坐。

另外，變頻器投入使用后，架空乘人裝置在啟動(dòng)時(shí)通過(guò)8 s的時(shí)間，使速度由零逐漸達(dá)到正常運(yùn)行的1.2 m/s，大大減少了直接啟動(dòng)時(shí)對(duì)鋼絲繩的動(dòng)張力，也使架空乘人裝置的吊椅擺動(dòng)幅度降低到最小，達(dá)到了重載軟啟動(dòng)、軟停車(chē)的目的，為其安全高效運(yùn)行提供了可靠的技術(shù)保障。

4 結(jié)束語(yǔ)

本企業(yè)的技術(shù)人員經(jīng)過(guò)多次到外單位學(xué)習(xí)和技術(shù)論證，再變頻器在本企業(yè)的主斜井架空乘人裝置中得到了很好的應(yīng)用，運(yùn)行已有兩年多的時(shí)間。通過(guò)該技術(shù)的使用，大大降低了鋼絲繩的動(dòng)張力，延長(zhǎng)了使用壽命，實(shí)現(xiàn)了架空乘人裝置的軟啟動(dòng)和軟停車(chē)，徹底解決了乘坐時(shí)的不安全因素，消滅了事故隱患，為安全運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。