摘要：煤矿生产中绞车是比较重要的设备之一，在目前煤矿生产任务不断增加的形势下，其采用传统的煤矿绞车电气控制方式已经无法满足现代化生产的要求。因此，本文对传统煤矿绞车电气控制方式的弊端进行分析和总结，对变频煤矿绞车电气自动化控制方式的优势进行介绍，并重点研究变频技术在绞车电气自动化控制系统中的应用情况，以供参考。
关键词：煤矿绞车；电气自动化控制；变频技术
1引言
目前随着我国经济的快速发展和我国社会对各种能源需求量的不断增加，由于我国目前主要的能源形式仍然为煤炭资源，因此，目前我国社会的快速发展对煤炭资源的需求量在不断增加，给煤矿企业带来较大的压力。与此同时，煤矿生产过程中的机械化进程也在不断增加，各种先进的机械设备和技术工艺应用其中来提高其自动化和智能化水平，实现了对生产效率和产量的提高。煤矿生产中绞车是比较重要的运输设备，对于煤矿挖掘和开采效率以及进度的影响至关重要。针对目前煤矿开采生产中的能耗以及生产效率等问题，需要对绞车的电气控制方式进行变频改进来提高其电气控制的安全性和可靠性，并且降低其运行过程中的能耗来提高其运行的经济性。
2传统煤矿绞车电气控制方式的弊端
2.1运行成本过高的问题
传统的煤矿绞车电气控制方式最大的缺点就是运行成本过高，其主要表现在以下两个方面：一是绞车正常运行中所消耗的能源较多。这主要是与绞车的电气控制和调节方式有关系，传统的煤矿绞车电气控制采用的是串联电阻的方式来实现调速控制，但是此种方式在满足调速要求的前提下，也导致了大量电能的浪费以及能源利用效率的降低。而且在煤矿绞车运行中，由于绞车的调速方式所消耗的电能成本占据其消耗总成本的80%以上。二是绞车的维护和保养成本较高。这主要是由于其电气控制防护比较复杂且具有较高的故障概率，需要较多的专业人员来对其进行保养和维护，不仅需要大量的人力资源成本投入，而且保养和维护过程中也需要较多的其他资源的消耗。
2.2安全可靠性低的问题
传统的煤矿绞车电气控制方式是通过调速电阻来实现调速功能的，而且此调速过程需要由相应的技术和操作人员来完成，所以调速过程以及绞车正常运行中的安全性和稳定性则与上述人员的综合素质和专业技能水平有着较大的关系。这就会导致由于相关人员的上述素质和水平较低的因素而导致安全事故概率较高的问题，常见的故障和安全事故则主要有翻矸斗过卷或拉翻、绞车缆绳被拉断等问题。而且传统的煤矿绞车电气控制方式中的电气连接中存在较多数量的电路接点，其比较复杂的结构也增加了运行中的故障概率，比较容易引发动作失误甚至是拒动等问题的发生，这就导致煤矿绞车运行中的安全问题呈现出不可控制的特点。
3变频煤矿绞车电气自动化控制的优势
3.1延长绞车使用寿命、降低运行成本
在绞车的电气控制系统中应用变频技术可以对绞车实际运行中的冲击情况进行有效避免，这样就可以大大减少由于绞车启动和停止原因而导致的绞车受到损伤的情况，从而降低绞车运行中出现故障的概率，延长其使用寿命。此外，由于绞车运行中的故障概率降低，也减少了对其进行检修和维护所花费的费用，从而降低其保养维护成本。此外，通过变频节能技术还能够实现绞车正常运行中对电能的消耗，并且经过相关部门的统计可以得出在应用了变频技术之后可以降低绞车正常运行中的电能消耗约35%左右，大大降低了绞车的控制运营成本。
3.2提高电气控制精度、保证生产工作安全
绞车运行过程中电气控制精度的保证是绞车实际应用中的研究重点之一，在其电气控制系统中采用变频技术可以实现对电机转速控制范围扩大，确保绞车的输出量能够满足负载基本量的要求，不仅提高了绞车工作的精度，也对煤矿生产效率的提升发挥着重要作用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆而且在提高了绞车的电气控制精度的同时，也对确保煤矿生产运行中的安全表现出良好的效果，因此降低了故障以及事故所造成的损失，实现煤矿企业经济效益的提升。
4变频技术在煤矿绞车电气自动化控制中的应用实践
4.1变频调速系统
在绞车电气控制系统中应用变频调速系统就是通过对电动机定子供电频率的改变来实现对设备运行转速改变的目的，这样就可以实现对绞车转速的调节。目前在绞车的电气控制系统中所采用的变频调速技术为交直交变频技术，其主要包括以下几个方面的内容：一是首先进行正常的逆变。此技术过程主要是进行整流、滤波以及逆变三个过程，其中逆变是比较重要的环节，就是通过对绞车电动机的定子供电频率进行改变的方式来对绞车的输出电压进行改变，从而起到对绞车进行调速的效果。第二个部门就是能量回馈逆变。其主要内容就是整流、回馈逆变以及输出滤波。其中在运行中是通过IGBT来对整流进行控制的，而且通过电解电容来对回馈逆变提供电压源来确保绞车运行的稳定性。此外，还需要通过对输出吕波堤使用来降低逆变过程中调制波对电网的干扰来确保绞车电气控制系统运行的安全性和可靠性。
4.2绞车电气控制系统的改造
针对传统的煤矿绞车电气控制系统存在的缺点，对其进行变频改造时首先针对其工频调速系统进行改变，而且此种改变方式不会对原有的调速系统造成影响，只是在此基础上进行更新和改进。这样就会使得绞车的电气控制系统存在两套调控系统，其中一套作为备用在另一套运行中出现故障时来进行调控，以确保绞车电气控制工作的稳定性。但是为了保证这两套电气调控系统的和谐运行，还需要进行工频-变频转换功能的增加来对其进行进一步的完善和改造。而且此电气控制系统在每次启动之前都需要将其主回路和控制回路切换到变频位置。在经过上述改造之后就会使得绞车的电气控制方式分为自动和手动两种方式，而自动控制则是对PLC装置和技术进行有效利用来实现对绞车电气控制和运行效率的提升。而热工手动控制的方式则通常只有在绞车的正常启停过程中以及在应急状态下使用。
4.3绞车电气控制变频技术的应用实例
以某煤矿为例，其所用绞车所采用的电气控制系统比较陈旧，在运行中表现出运行电能消耗较大，而且故障概率较高的运行现状，因此在对其电气控制系统进行分析和研究之后决定对其电气控制系统进行变频升级和改造。就是在其原有的工频控制系统中应用变频太偶素控制系统，经过实际的改造和应用可知，经过变频技术改造之后，在绞车的正常运行中的电能消耗降低了16%以上。此外，由于在传统的电气控制方式下，在绞车下降时会通过三档控制的方式来将其下降时的部分能量回馈给电网，但是在下降过程中由于其速度控制为1.5m/s，在快速下降过程中会存在较为严重的摩擦问题，所以通常无法对其实际消耗情况进行计算。但是采用变频技术对其电气控制系统进行改进之后，在绞车下降过程中可以通过计算可知，将其中80%以上大部分的重力势能回馈电网，因此节省至少80%的轿车下降的电能消耗，起到显著的变频调速节能作用。
5结语
在煤矿生产压力不断增加的形势下，煤矿运输系统中绞车的重要性在不断增加，其对于煤矿生产效率和安全的保证具有重要作用。而传统的绞车电气控制方式表现出较高的运行成本和较低的安全可靠性，因此在对变频调速控制系统的优势进行分析之后，将变频技术应用于绞车电气控制中，实现对其运行效率的提高以及能耗的降低，以及运行安全性的提高，对于确保企业的长期稳定发展以及确保煤矿安全稳定具有重要的作用。
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[3] 王守恒. 煤矿绞车电气控制变频技术及运用实践研究与讨论[J]. 冶金丛刊, 2016(6).
论文作者:孙俊柯
论文发表刊物:《科技新时代》2018年9期
论文发表时间:2018/11/16
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