摘 要：在煤礦開采中，絞車是最常見的運輸設(shè)備，但是由于電氣控制措施的不合理，導(dǎo)致較多安全事故的出現(xiàn)。而變頻技術(shù)的應(yīng)用對于實現(xiàn)礦井運輸絞車的無極調(diào)有著非常好的效果，變頻技術(shù)的應(yīng)用于煤礦電控絞車系統(tǒng)中明顯的減少了事故的發(fā)生，而且對于提高絞車的工作效率和工作質(zhì)量都發(fā)揮著重要的作用。因此，本文主要介紹了變頻技術(shù)在煤礦絞車電控系統(tǒng)中的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速；PLC；提升絞車；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.04.045

0 引言

在各類型煤礦的挖掘與開采中，絞車都是必不可少的運輸設(shè)備之 一，為了進一步提升絞車運行中的安全性、經(jīng)濟性與可靠性，并且達到了節(jié)能與增效的目標(biāo)，必須對絞車的電氣控制措施進行改造，其中變頻技術(shù)的應(yīng)用是至關(guān)重要的?；诔掷m(xù)完善PLC系統(tǒng)程序的影響下，在設(shè)備控制當(dāng)中的變頻絞車越來越表現(xiàn)為節(jié)省電能、維護次數(shù)少、可靠性強等一系列的特點，相比較于傳統(tǒng)意義上的交流異步電機，其跟當(dāng)前國內(nèi)煤礦的綜合化與現(xiàn)代化發(fā)展非常適宜。下面，筆者對煤礦提升絞車中應(yīng)用的變頻調(diào)速技術(shù)的有關(guān)問題進行了簡要地分析。

1 煤礦應(yīng)用的提升系統(tǒng)簡介

當(dāng)今，國內(nèi)應(yīng)用的交流異步電機的邏輯控制設(shè)備的組成部分是接觸器與繼電器，其借助轉(zhuǎn)子串切電阻有級調(diào)速的手段來控制絞車。然而，因為這種電機在換擋和開機的情況下，太大的電流會影響到設(shè)備，這不但使精度控制降低，而且不利于電機應(yīng)用年限的延長。再者，其難以維護、調(diào)試不方便、損耗電能大等，因此跟國內(nèi)煤礦高效化、綜合化、現(xiàn)代化的發(fā)展要求相悖。鑒于此，由于變頻調(diào)速技術(shù)的特點是故障率低、便于操作、啟動穩(wěn)定、調(diào)速范圍廣等，因此備受重視。尤其是在煤礦提升系統(tǒng)中越來越成熟應(yīng)用PLC變頻調(diào)速系統(tǒng)的影響下，設(shè)計與優(yōu)化煤礦提升絞車中的變頻調(diào)速技術(shù)變成煤礦安全生產(chǎn)的一個發(fā)展方向。

2 變頻調(diào)速技術(shù)的原理和應(yīng)用效果

2.1 變頻調(diào)速技術(shù)原理

變頻調(diào)速技術(shù)是對電機定子供電頻率進行改變的基礎(chǔ)上實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的變化，工作中重點涵蓋劃歸絞車電機為發(fā)電機回饋能量的過程與電機的逆變過程。其中，調(diào)速工作的中心環(huán)節(jié)是逆變，其涵蓋濾波、整流、逆變幾個過程，該過程使電機定子供電頻率發(fā)生改變而對輸出電壓進行調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)對絞車速度的控制。回饋能量的過程涵蓋輸出濾波、整流、逆變回饋這幾個環(huán)節(jié)。逆變回饋的目的在于確保統(tǒng)一性的電網(wǎng)電壓相位和逆變回饋輸出電壓相位。務(wù)必將輸出濾波加入到系統(tǒng)當(dāng)中，進而確保逆變的順利運行，且降低污染電網(wǎng)的概率。除此之外，由于煤礦電壓存在較大的波動性，因此還需要將剎車環(huán)節(jié)加入到系統(tǒng)當(dāng)中，從而使變頻控制安全系數(shù)提升。

2.2 變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用的效果

變頻技術(shù)無級調(diào)速的實現(xiàn)不僅確保停車、運行、啟動、減速、加速過程中的絞車的穩(wěn)定性，而且使加速和減速過程中沖擊機械設(shè)備的情況減少，以及實現(xiàn)了調(diào)速范圍的拓展。有效地契合安全回路與機械制動確保系統(tǒng)在瞬間停電與緊急狀態(tài)下的變頻調(diào)速系統(tǒng)機械制動的自動實現(xiàn)，進而保障系統(tǒng)的安全性。另外，因為變頻調(diào)速有著回饋能量的作用，此技術(shù)有著顯著的節(jié)電優(yōu)勢。

3 基于PLC的變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計

3.1 煤礦提升系統(tǒng)當(dāng)中PLC的功能

PLC就是所謂的可編程控制器，其屬于借助能夠編輯程序的存貯器來定時、計數(shù)、邏輯運算、算數(shù)運算的電子操作系統(tǒng)，有著穩(wěn)定性強、程序編輯簡單、使用普遍、抗干擾性的特點。存貯器在運動指令的情況下在模擬輸出和輸入數(shù)字的基礎(chǔ)上對一系列的過程進行控制。借助PLC變頻器控制提升的高度與速度，能夠確保更加簡單和穩(wěn)定制動的實現(xiàn)，且在有效降低系統(tǒng)體積的過程中實現(xiàn)安全性與控制精度的提升。

3.2 基于PLC的變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計

3.2.1 變頻系統(tǒng)的設(shè)計

一是對系統(tǒng)變頻器的容量進行合理地選擇。電機的啟動轉(zhuǎn)矩通常是額定轉(zhuǎn)矩的1.7倍，兼顧到要求借助110%額定負載動載試驗和電壓波動的影響要素，需要確保最大轉(zhuǎn)矩是1.9倍的負載轉(zhuǎn)矩，為了保證應(yīng)用的安全性，能夠在變頻器容量提升的基礎(chǔ)上得到200%的負載力矩值，相應(yīng)量的高次諧波涵蓋于變頻器輸出電源當(dāng)中，這會導(dǎo)致電機諧波損耗的形成。為此，需要實現(xiàn)其電流的增加。二是在選用變頻器的問題上，因為升降絞車存在比較大的慣性，所以需要其具備較高的運行能力，能夠控制交流電機的核心變量，且重點控制轉(zhuǎn)矩和定子磁通。有效統(tǒng)一良好的電機軟件模型與高速信號處理器更新電機狀態(tài)，能夠快速地響應(yīng)剎那斷電和改變的負載。三是需要科學(xué)地選用制動電阻。因為加成重載降低情況下重力加速度的形成會使變頻器直流回路電容升高電壓，所以務(wù)必實現(xiàn)制動電阻的增加，從而有效地進行控制。借助電阻制動能夠確保重物穩(wěn)定地就位。

3.2.2 PLC系統(tǒng)的設(shè)計

設(shè)計PLC系統(tǒng)需要對絞車提升的功能（急停要求、最大速度、最大靜張力、高度提升等）與變頻器系統(tǒng)的參數(shù)進行參考，選用符合絞車工作狀態(tài)的傳感器與控制器。再者，在估算用戶存儲容量和對閱點數(shù)的基礎(chǔ)上選用PLC型號，且立足于控制速度選用適宜的CPU結(jié)構(gòu)與功能。需要明確的是，運行過程中的PLC由輸入信號至輸出控制面臨滯后性的情況，能夠選用快處理速度的PLC，這樣能夠控制在0.5us之內(nèi)的一條指令的執(zhí)行時間。PLC主要是模塊式與整體式的構(gòu)造，其中模塊式的構(gòu)造擴充容易，且組態(tài)靈活，為此非常適宜應(yīng)用于大規(guī)模的遠程I/O系統(tǒng)和集散控制系統(tǒng)。

4 結(jié)語

總而言之，相比較于傳統(tǒng)意義上的交流異步電機控制，變頻調(diào)速能夠軟起軟停設(shè)備，這樣在降低機械沖擊影響的過程中提高了系統(tǒng)控制的安全性與穩(wěn)定性，有效地統(tǒng)一PLC技術(shù)可以持續(xù)地簡化系統(tǒng)，且實現(xiàn)設(shè)備拓展性能的提升。技術(shù)工作者需要明確變頻調(diào)速技術(shù)的價值與意義，不斷地優(yōu)化與改造提升絞車的變頻，且總結(jié)經(jīng)驗，從而在煤礦提升絞車中有效地體現(xiàn)PLC變頻控制技術(shù)的巨大優(yōu)勢。

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作者簡介：張金淇（1986-），男，福建龍巖人，?？?，助理工程師，主要從事煤礦機電技術(shù)管理工作。