大倾角采煤机四象限变频调速电气控制系统的设计策略

大倾角采煤机四象限变频调速电气控制系统的设计策略

习文杰 ,李国龙 ,孙维耕

 西安煤矿机械有限公司   陕西 西安  710200 

如果您文章需要安排多个作者请写下姓名第一：摘要：我国当前针对交流变频牵引采煤机进行使用的过程中，基本上都是在一些坡度比较平缓的工作面工作。但是伴随着煤炭资源的储量降低，经常需要在一些煤层结构比较复杂的地区进行采煤处理，因此就需要进行相应的设备合理化的设计。在本文的分析中，主要阐述了大倾角采煤机四象限变频调速电气控制系统的设计方法，为相关领域工作人员提供一定的技术参考。

关键词：变频交流采煤机；大倾角；四象限变频

引言：在采煤工作开展的过程中，为了解决煤层结构复杂以及倾斜煤层数量不足的问题，就需要积极开发适合倾斜煤层开采的交流电牵引采煤机的设计方案，这样才可以适用在不同的地区当中，进行全面的采煤处理，也相应的解决传统建设过程中的问题。

1 系统结构与组成

在系统的建设处理当中，基本上由三个较为独立的电控箱组成，分别为高压开关箱、变频器箱以及变压器箱组成。

其中变频器的设计中，内部涉及到PLC以及变频器，并在其他位置安装了一些辅助控制的元件。在这样的设计方式下，才可以完成采煤机的电气控制。在变压器箱内部，采用3300V的交流电源，之后将其转变为380V的交流电，这样可以提供两个变频器的电源。

特别是对于大倾角工作面的运行中，这样的系统基于西门子公司的内部原件，实现回馈是的自动化功能。在进行实际的工作环节，可以实现对变频器的牵引电机的处理与运行，也相应的实现对四个象限的运行。这样的设计模式下，可以避免采煤机在运行中出现下滑的问题，保障机械设备的安全性[1]。

而在主变频器当中的设计中，采用了通讯模块，这样可以利用与总线适配器的通讯，是相对变频器以及PLC之间的通讯处理。在变频电动机的控制与运行中，这是利用直接转矩控制的方式，实现具体的处理效果。

基于西门子公司的PLC，当作主要的设备控制核心，控制采煤机的两个牵引电机进行启动、停止以及加速处理。在这样的系统处理当中，要及时的采集与检测到具体的电机电流以及温度等一些模拟信号。在将其全部转变为数字信号之后，将其交给PLC主机进行数据信号的处理。在这样的电流处理上，需要及时的进行断电处理，以及保持触摸屏可以较为直观的显示采煤机的工作状态，同时加上显示故障信息的画面，实现采煤机的稳定运行[2]。

2 主控制回路设计

2.1 先导控制回路

采煤机的启动与停机的运行中，要积极的借助动力电缆当中的控制芯线，进行针对性的处理，其中采煤机的控制回路以及磁力启动器的先导回路保持链接，之后组成控制回路的方式。在后续启动回路内部，需要串进截割电机，以及在未来科学合理的组成控制回路。在启动回路的内部，保持电机与泵电机的温度节点的科学合理。在后续进行瓦斯节点的设计上，保持与其他的故障系统，一同接入到启动回路内部。对于那种电机的温度，一旦出现超出限制，或者出现瓦斯浓度的超出，就需要对接点断开启动开关，从而保障采煤机的电源符合处理的需求。

2.2 PLC控制电路

系统内部的设计中，采用的是西门子主控单元。这样的输入与输出的点数，基本上为32点/在输入信号的处理上，上部控制盖板按钮，以及牵引温度的设计上，要将其温度控制进行合理化的安排。其中截割电机的电流以及温度，都需要由牵引变压器的温度设计，保持进行科学合理的转换与处理。特别是对于截割电机的电流过大的处理环节，需要保持温度的处理方面，进行针对性的处理。后续进行PLC的温度处理当中，还要加强对启动回路以及自保接点断开的处理，这样才可以让PLC系统实现全面的断电处理。另外，进行控制电路原理图的设计中，要得到针对性的控制[3]。

3 变频调速系统设计

3.1 受力分析

在进行系统设计当中，一方面需要结合交流电牵引采煤机的运行系统，在大倾角工作面进行运行特征的分析，另一方面还要加强对采煤机在大倾角工作面的运行受力企管科，进行相应的系统分析。

其中采煤机的下滑力，以及采煤机与刮板之间的运输机的摩擦力的运行效果，都需要得到全面具体的控制。在采煤机的运行处理当中，需要结合动摩擦力的因素进行分析。在进行详细的计算分析后，采煤机的下行速度会得到良好的控制。其次，在工作面的倾角处理上，采煤机的制动功率越大，则需要得到良好的调整。

3.2 制动系统

对于采煤机的大倾角运行中，进行采煤机的上行行动，电机牵引力需要同时克服采煤的阻力，以及牵引阻力。但是在采煤机的向下运动的时候，则是经常会导致受到自身重力的影响，而出现一定程度的下滑情况。在出现了牵引电机的情况，需要对系统进行针对性的转速方面的调整。其次，电机当中的电动状态转变为具体的发电状态，就需要从电机轴上的转矩，进行针对性的处理。其中内部的电机转速的下降之后，需要对内部的自动状态进行集中的分析。另外，牵引电机的再生电能要利用对电能的针对性分析，进入到制动的状态。只有保障利用变频器当中的IGBT的回馈单元，才可以保持对于电能的稳定运输。则是需要进行变频器的自身运行处理当中，则是需要对电能系统进行科学合理化的处理，并加强泵升的针对性评价。在电容的运行中，出现短时间的电荷堆积，这样就需要进行内部的组件调整，从而符合回馈制动以及运行当中的实际情况处理。对于这样的再生电能的处理方式，需要始终保障采煤机可以安全平稳的运行，也相应的需要集中进行采煤与分析。

设备的能耗制动结构比较简单，同时成本也比较低。但是在设计中，制动单元经常会受到外部的功率以及散热条件不合理的问题影响，因此无法实现长时间的高效率运行。一旦无法得到修养，就会导致对设备带来运行的稳定性问题。因此，就需要在设计的环节，要结合大倾角工作面的现状，进行大功率制动电阻的安装情况的分析。其次，进行结构设计的过程中，也相应的对于要求进行合理化的分析，加上采用回馈制度化的处理，从而满足人们对于系统的基本需求。

3.3 回馈制动

在进行系统设计中，采煤机需要始终在20°以上的大倾角工作面上，进行高质量的运行。在其中制动功能的设计中，会频繁的进行使用，因此就需要在变频调速的处理当中，对于内部进行反馈方面的系统分析，以及加上对于公司内部的分析。其中进行进线侧的分析环节，要加强对整流器以及供电电网之间的良好链接。在后续进行供电模块的分析环节，则是需要加强中间能量的分析。特别是进行能量的运行与处理当中，需要从电网的角度进行分析，将其流向具体的直流环节，这样形成的回馈单元，可以较为可靠的为系统运行提供基础，

电机侧逆变器与牵引电动机保持链接，这样可以控制牵引电机的运行。进行实际的采煤机的运行阶段，所开展的上行牵引处理，一方面电动机的工作状态要得到针对性的分析，并伴随着给定速度的合理化调整，这样就可以很好的在运行过程中，保持一个良好的运行处理方式。其次，电机运行当中的速度控制上，也相应的明确出系统的运行质量。特别是在后续进行象限控制的环节，这是要对于给定速度进行针对性的分析，并保持下滑力进行针对性的处理，自动化的进入到第四象限当中，这样则是保障系统运行稳定性的关键所在。

总结：综上所述，在进行大倾角采煤机四象限变频调速电气控制系统的设计的环节，要结合系统运行的特征，同时明确出不同运行环节的内部结构，这样就可以利用对电机的针对性分析与处理，保持采煤机在实际运行中的安全性。

参考文献：

[1]耿晋杰.大倾角综放俯采工作面采煤机问题处理方法[J].煤炭科技,2021,42(04):140-142.

[2]蒲海峰,王国清,樊成向.大倾角薄煤层链牵引采煤机及主动防滑技术[J].煤矿机电,2021,42(02):54-57.

[3]白旭亮.大倾角采煤机与刮板输送机应用效果及技术改进策略探析[J].中国石油和化工标准与质量,2019,39(23):139-140.