在煤礦以及各類金屬、非金屬礦山資源的開發(fā)利用過(guò)程當(dāng)中，鑿井絞車有著非常廣泛的應(yīng)用價(jià)值。特別是在井筒掘進(jìn)作業(yè)過(guò)程當(dāng)中，各種掘進(jìn)設(shè)備以及張緊穩(wěn)繩的懸吊都需要通過(guò)應(yīng)用鑿井絞車的方式實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)技術(shù)條件支持下，鑿井絞車主要依賴于繞線式異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)并運(yùn)行，通過(guò)轉(zhuǎn)子切電阻的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)啟動(dòng)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換同時(shí)，換擋調(diào)速采取的是建立在機(jī)械齒輪基礎(chǔ)之上的手動(dòng)模式，由此導(dǎo)致整個(gè)裝置運(yùn)行期間的調(diào)速范圍較小，且潛在比較大的安全隱患。更關(guān)鍵的是：在這種調(diào)速方案下，鑿井絞車大多僅具有兩個(gè)固定的運(yùn)行速度，低速狀態(tài)下的就位性能較弱，因此在現(xiàn)場(chǎng)操作方面存在比較大的缺陷。為了能夠?qū)υ搯?wèn)題進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，使鑿井絞車的運(yùn)行性能能夠滿足快速掘進(jìn)施工方面的要求，可嘗試引入變頻調(diào)速裝置，利用變頻調(diào)速技術(shù)對(duì)鑿井絞車調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。本文即嘗試對(duì)該問(wèn)題展開分析。

　　1 鑿井絞車負(fù)載狀態(tài)分析

　　在鑿井絞車的運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中，其升降負(fù)載運(yùn)行的過(guò)程實(shí)質(zhì)上是典型的位能性負(fù)載。即在鑿井絞車帶載提升的過(guò)程當(dāng)中，電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩需要首先克服負(fù)載轉(zhuǎn)矩才能夠進(jìn)入提升狀態(tài)。因此，對(duì)于電動(dòng)機(jī)而言，其處于電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下，對(duì)應(yīng)的工作象限為第1象限。而在鑿井絞車帶載下降的過(guò)程當(dāng)中，電動(dòng)機(jī)調(diào)整為能耗制動(dòng)的工作狀態(tài)下，與之相對(duì)應(yīng)的工作象限為第4象限。但，在鑿井絞車帶載懸吊的情況下，電動(dòng)機(jī)斷電，與電動(dòng)機(jī)連鎖的安全制動(dòng)器以及工作制動(dòng)器則處于制動(dòng)狀態(tài)下。

　　2 變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

　　2.1 變頻器設(shè)計(jì)要點(diǎn)

　　由于鑿井絞車在升降運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中會(huì)產(chǎn)生較大的慣性作用力，且其運(yùn)行具有四象限特點(diǎn)，因此，在變頻器的選擇上非常關(guān)鍵。為了確保鑿井絞車調(diào)速運(yùn)行的安全與可靠，所選擇的變頻器裝置所對(duì)應(yīng)的電機(jī)控制方法應(yīng)當(dāng)以直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)為首選方案，在該技術(shù)方案下，能夠?qū)λ薪涣麟妱?dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的核心變量進(jìn)行控制，同時(shí)將轉(zhuǎn)矩作用力以及定子磁通設(shè)置為關(guān)鍵控制變量，同時(shí)需要其能夠迅速響應(yīng)負(fù)載變化以及瞬時(shí)掉電動(dòng)作。在此基礎(chǔ)之上，變頻器裝置需要提供絞車應(yīng)用宏程序，可以實(shí)現(xiàn)絞車零位保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、行程極限保護(hù)、各種故障監(jiān)控及報(bào)警，模塊化功能可方便實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)多臺(tái)絞車同步控制，確保使用時(shí)安全快速運(yùn)行、故障處理容易、維護(hù)簡(jiǎn)單。

　　2.2 制動(dòng)電阻設(shè)計(jì)要點(diǎn)

　　當(dāng)鑿井絞車重載下降時(shí)，受到重力加速度的影響，變頻器輸出頻率所對(duì)應(yīng)的同步轉(zhuǎn)速將低于電機(jī)正常運(yùn)行狀態(tài)下所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)速度。在這一背景之下，電機(jī)將處于發(fā)電制動(dòng)的狀態(tài)下，在負(fù)載過(guò)程當(dāng)中所產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，這部分電能則直接反饋給變頻器。而對(duì)于變頻器而言，直流回路所對(duì)應(yīng)電容受到充電作用的影響，其電壓取值持續(xù)升高。為了避免電壓持續(xù)升高而造成的變頻器過(guò)壓保護(hù)電路動(dòng)作（直接切斷變頻器輸出）問(wèn)題，則還需要在控制電路系統(tǒng)中引入制動(dòng)電阻裝置。在該運(yùn)行狀態(tài)下，通過(guò)電阻制動(dòng)的方式，在滿足電機(jī)制動(dòng)需求的基礎(chǔ)之上，合理控制減速時(shí)間，以確保重物可靠就位。與此同時(shí)，若變頻裝置直流回路下實(shí)際電壓高于預(yù)先設(shè)置的極限參數(shù)，則制動(dòng)電阻將調(diào)整至工作模式。結(jié)合以往的實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，制動(dòng)電阻的選擇可以直接使用非標(biāo)準(zhǔn)電阻器或者是與變頻型號(hào)配套的標(biāo)準(zhǔn)電阻器，同時(shí)確保其電阻值滿足如下關(guān)系：

　　電阻值<直流電路電壓?/制動(dòng)狀態(tài)下電機(jī)最大制動(dòng)功率取值；

　　3 鑿井絞車變頻調(diào)速系統(tǒng)運(yùn)行分析

　　整個(gè)鑿井絞車系統(tǒng)通過(guò)三菱PLC輸出方式對(duì)絞車的升降運(yùn)行狀態(tài)以及工作速度進(jìn)行切換與調(diào)整。在鑿井絞車升降狀態(tài)的切換過(guò)程當(dāng)中，最關(guān)鍵性的問(wèn)題在于對(duì)溜車問(wèn)題的預(yù)防與控制。結(jié)合已有的實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，在工作制動(dòng)器抱住前或松開后的瞬時(shí)狀態(tài)下，受到自重作用力的影響，容易出現(xiàn)下滑的問(wèn)題。因此，為了避免鑿井絞車出現(xiàn)重物下滑的問(wèn)題，在系統(tǒng)改造的過(guò)程當(dāng)中需要通過(guò)對(duì)變頻器信號(hào)與PLC信號(hào)進(jìn)行配合的方式，發(fā)揮變頻器所特有的靜力矩控制功能以及零速全轉(zhuǎn)矩功能，圓滿解決該問(wèn)題。本方案下的主要工作原理是：

　　首先，從變頻器零速全轉(zhuǎn)矩功能的角度上來(lái)說(shuō)，該變頻器能夠在零速狀態(tài)下維持電機(jī)的高轉(zhuǎn)矩狀態(tài)。這樣一來(lái)，在吊車自升降狀態(tài)降低速度并達(dá)到零速狀態(tài)的條件下，電機(jī)能夠使重物在空中停止，直至工作制動(dòng)器完全抱住。在此基礎(chǔ)之上，安全制動(dòng)器同步發(fā)揮制動(dòng)功能，從而能夠很好的解決重物下滑的問(wèn)題；

　　其次，從變頻器靜力矩功能的角度上來(lái)說(shuō)，在鑿井絞車提升運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中，變頻器可以在投入啟動(dòng)狀態(tài)下自動(dòng)執(zhí)行直流強(qiáng)勵(lì)磁操作，其目的是確保電機(jī)有足夠大的轉(zhuǎn)矩作用力，以促使重物能夠在空中保持停止?fàn)顟B(tài)，這樣一來(lái)，在工作制動(dòng)器松開后不會(huì)出現(xiàn)重物下滑方面的問(wèn)題。

　　4 結(jié)束語(yǔ)

　　本次研究中，進(jìn)入變頻器裝置，在變頻調(diào)速技術(shù)的干預(yù)下對(duì)鑿井絞車的調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)與優(yōu)化。由于變頻器裝置具有良好的啟動(dòng)以及調(diào)速性能，故而能夠使鑿井絞車的升降更加的穩(wěn)定，定位更加精確，由此促進(jìn)了整個(gè)鑿井絞車工作性能以及安全性的提升。同時(shí)，在變頻調(diào)速下，將其與PLC相互結(jié)合，系統(tǒng)可擴(kuò)展性明顯提升，避免了傳統(tǒng)調(diào)速模式下可能存在的各種問(wèn)題，速度控制更加精準(zhǔn)，有效避免了無(wú)功能耗損失的問(wèn)題。隨著后續(xù)礦井?dāng)?shù)量的不斷增多，鑿井絞車的需求也勢(shì)必會(huì)有所提升，在這一背景之下，對(duì)鑿井絞車中的變頻調(diào)速系統(tǒng)及其功能進(jìn)行推廣有著非常顯著的現(xiàn)實(shí)意義與價(jià)值。