變頻器在礦井提升機(jī)上有何應(yīng)用

本文主要介紹了新科瑞C500變頻器在宜章縣長(zhǎng)策銀礦礦井提升機(jī)進(jìn)行上的應(yīng)用，長(zhǎng)策銀礦礦井提升機(jī)原系統(tǒng)采用繞線式異步電機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻的調(diào)速方式，采用C500變頻器對(duì)其進(jìn)行升級(jí)改造，大大降低了系統(tǒng)的故障率、降低了電能、提升了生產(chǎn)效率。

一、引言

礦井提升機(jī)是采礦生產(chǎn)過(guò)程中的重要設(shè)備：人員的升降，材料、設(shè)備的輸送都需要通過(guò)它來(lái)完成的。礦井提升機(jī)被稱為“礦井的咽喉”，是礦井井下作業(yè)和地面相聯(lián)接的樞紐。礦井提升機(jī)機(jī)作為礦山的一種重要設(shè)備，其運(yùn)行的可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)性要求都備受關(guān)注。

二、礦井絞車電氣傳動(dòng)要求

1. 礦井絞車負(fù)載特性

重物上升時(shí)，電機(jī)需要克服各種阻力(包括重物的重力和摩擦力等)，屬于阻力負(fù)載。 重物下放時(shí)，由于重物本身具有按照重力加速度下降的能力(位能)，因此，當(dāng)重物的重力大于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的摩擦阻力時(shí)，重物本身的重力(位能)是下降的動(dòng)力，電機(jī)成了能量的接受者，故屬于動(dòng)力負(fù)載。

2、礦井絞車電機(jī)對(duì)驅(qū)動(dòng)器的要求

①啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速特性好;

②過(guò)載能力強(qiáng);

③低頻時(shí)能輸出較大轉(zhuǎn)矩，懸掛時(shí)不能溜車;

④下放時(shí)，電機(jī)有較大再生能量產(chǎn)生，要求能夠合理處理電機(jī)再生能量。

3、礦井絞車傳統(tǒng)控制系統(tǒng)缺點(diǎn)

①能耗大

礦井絞車傳統(tǒng)調(diào)速方式為繞線式電機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速。這種控制系統(tǒng)大量的轉(zhuǎn)差功率消耗在轉(zhuǎn)子串接的電阻上(一般情況下可占總能耗的30%以上)，造成大量電能浪費(fèi)，從節(jié)能和經(jīng)濟(jì)兩方面來(lái)講，都不可取。

②調(diào)速性能差

轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方式屬于有級(jí)調(diào)速，其轉(zhuǎn)速的下降是通過(guò)轉(zhuǎn)子外接電阻消耗能量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。最重要的是轉(zhuǎn)速越低，電機(jī)的機(jī)械特性越軟，輸出轉(zhuǎn)矩越小。且有級(jí)調(diào)速對(duì)電機(jī)和機(jī)械設(shè)備的沖擊大，設(shè)備運(yùn)行不平穩(wěn)，調(diào)速不連續(xù)，容易掉道，故障率高。對(duì)于礦井24小時(shí)連續(xù)生產(chǎn)模式，經(jīng)濟(jì)損失大。

③系統(tǒng)可靠性差

(1)接觸器頻繁分、合(接觸器在大電流情況下頻繁分、合)，經(jīng)常造成接觸器觸點(diǎn)的燒結(jié)和線圈燒毀。

(2)保護(hù)措施不完善，易發(fā)生電動(dòng)機(jī)燒毀的現(xiàn)象。

(3)制動(dòng)器承受比較大的沖擊，閘皮磨損嚴(yán)重，容易出現(xiàn)抱閘抱不緊，經(jīng)常需檢修、更換。

④維護(hù)成本高

(1)接觸器、繞線式電機(jī)轉(zhuǎn)子電刷、滑環(huán)經(jīng)常需要維護(hù)、更換，費(fèi)用較大。

(2)減速機(jī)、制動(dòng)器受沖擊大，經(jīng)常需要維護(hù)。

(3)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方式本身的特點(diǎn)最終導(dǎo)致的生產(chǎn)效率受到限制(經(jīng)常出故障處于停機(jī)、維修狀態(tài))、維護(hù)工作量大、使用維修成本上升。

4、礦井提升機(jī)使用C500變頻器的優(yōu)勢(shì)

①變頻器調(diào)速性能好，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，機(jī)械特性硬、定位準(zhǔn)確。

②變頻器運(yùn)行平穩(wěn)，對(duì)減速機(jī)、制動(dòng)器的沖擊小，減小設(shè)備的維護(hù)量，延長(zhǎng)提升機(jī)的使用壽命。

③使用變頻器后，無(wú)需再使用接觸器，同時(shí)繞線式電機(jī)也可以更改為鼠籠式電機(jī)使用，無(wú)需對(duì)電刷和滑環(huán)進(jìn)行維護(hù)

④變頻器運(yùn)行效率高，對(duì)電機(jī)和系統(tǒng)具有完善的保護(hù)、監(jiān)測(cè)及自診斷功能，如再結(jié)合PLC控制，可大幅度提高礦井絞車電控系統(tǒng)的可靠性。

⑤去掉了內(nèi)串電阻，節(jié)約電能。

三、C500變頻器在礦井提升機(jī)上的應(yīng)用

1、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備概況 ?

2、根據(jù)礦井絞車設(shè)備的負(fù)載特性和控制要求，變頻回饋電控系統(tǒng)主要配置如下：

3、礦井絞車變頻回饋節(jié)能改造系統(tǒng)

礦井絞車系統(tǒng)改造后對(duì)礦井絞車提升機(jī)構(gòu)電機(jī)進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速，大大提升了提升機(jī)構(gòu)的控制性能，而且減小了對(duì)電機(jī)和機(jī)械部分的巨大沖擊。同時(shí)，能量回饋將提升電機(jī)再生能量回饋到電網(wǎng)，大大節(jié)約了電能，降低了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備工作的環(huán)境溫度，延長(zhǎng)了電氣設(shè)備的使用壽命。

節(jié)能改造系統(tǒng)共有兩個(gè)控制柜，由變頻器、能量回饋裝置、PLC、接觸器等部分組成，其具體功能概述如下：

1、系統(tǒng)改造后提升電機(jī)的變頻控制方式與原有的轉(zhuǎn)子串電阻工頻控制方式可以自由切換，兩種控制方式切換相互電氣聯(lián)鎖，保證系統(tǒng)工作的安全性。

2、 系統(tǒng)改造后保留礦井絞車原有的操作方式和習(xí)慣，即保留原有的凸輪控制器的檔位控制和操作方式。這樣，既不會(huì)影響礦井絞車操作員的正常操作，又保證了礦井絞車特種設(shè)備檢驗(yàn)合格。

3、提升機(jī)構(gòu)的變頻系統(tǒng)，具有短路、過(guò)電壓、過(guò)電流、缺相、過(guò)載、過(guò)溫等多種保護(hù)功能，最大限度的保護(hù)礦井絞車的提升機(jī)構(gòu)。

4、系統(tǒng)采用變頻器驅(qū)動(dòng)提升機(jī)構(gòu)電機(jī)，當(dāng)電機(jī)拖動(dòng)位能性負(fù)載下放時(shí)，電動(dòng)機(jī)將處于再生發(fā)電狀態(tài)，制動(dòng)電阻消耗發(fā)出來(lái)的多余電能，確保系統(tǒng)安全運(yùn)行。 系統(tǒng)原理示意圖如下： 　　

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4、系統(tǒng)調(diào)試

① PLC程序及控制回路調(diào)試。

設(shè)備安裝結(jié)束后，控制回路上電，主回路不上電。進(jìn)行控制回路和PLC程序調(diào)試，保證控制回路和PLC邏輯控制正確，各元器件動(dòng)作正常。

② 變頻器調(diào)試。

a 將礦井絞車電機(jī)與減速機(jī)脫開(kāi)，變頻器采用V/F控制方式空載運(yùn)行，拖動(dòng)電機(jī)，確保電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，正常，變頻器輸出電壓、電流正常。

B將礦井絞車電機(jī)與減速機(jī)脫開(kāi)，變頻器采用無(wú)PG矢量控制方式，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)型自學(xué)習(xí)，獲得電機(jī)參數(shù)。然后采用無(wú)PG矢量控制方式空載運(yùn)行，拖動(dòng)電機(jī)，并調(diào)整相應(yīng)參數(shù)保證電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，變頻器輸出電壓、電流正常。

c 將絞車電機(jī)與減速機(jī)連接，變頻器采用無(wú)PG矢量控制方式，帶負(fù)載運(yùn)行變頻器，保證電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定。

d 變頻器部分參數(shù)設(shè)置　

③ 能量回饋裝置調(diào)試。

進(jìn)行礦井絞車空載下放和重載下放試驗(yàn)，正確設(shè)定能量回饋裝置的回饋動(dòng)作電壓值，保證變頻器和能量回饋系統(tǒng)正常工作。

④ 系統(tǒng)整體調(diào)試運(yùn)行。

整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行整體測(cè)試，保證礦井絞車空載提升和下放、重載提升和下放，各檔位速度符合要求，換擋正常，變頻器和能量回饋裝置運(yùn)行正常。并進(jìn)行工、變頻切換試驗(yàn)，保證切換正常，工頻運(yùn)行正常。

四、IPC變頻回饋電控系統(tǒng)在礦井絞車節(jié)能改造上應(yīng)用的效果與客戶評(píng)價(jià)

系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行證明，IPC變頻回饋電控系統(tǒng)在礦井絞車節(jié)能改造上的應(yīng)用，不改變?cè)械V井絞車的操作方式，且原有的手剎基本可以不再使用，使操作簡(jiǎn)化。

系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，調(diào)速性能優(yōu)良，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和低頻轉(zhuǎn)矩輸出大;提升機(jī)構(gòu)下放時(shí)，將電機(jī)再生發(fā)電狀態(tài)下多余的電能回饋到電網(wǎng)，大大節(jié)約電能。

客戶對(duì)IPC變頻回饋電控系統(tǒng)在礦井絞車節(jié)能改造上的使用效果非常滿意。 經(jīng)過(guò)實(shí)際的計(jì)量，IPC變頻回饋電控系統(tǒng)相比原來(lái)的礦井絞車?yán)@線式電機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方式，能夠節(jié)約電能高達(dá)28%以上。

五、結(jié)束語(yǔ)

C500變頻器在礦井絞車節(jié)能改造上的應(yīng)用，提高了礦山行業(yè)的提升絞車設(shè)備的自動(dòng)化水平，加快了礦山行業(yè)的產(chǎn)業(yè)裝備升級(jí)。對(duì)提高礦山行業(yè)的產(chǎn)能，保證礦山行業(yè)安全生產(chǎn)都起到了非常積極的作用。

更為重要的是，礦井提升絞車設(shè)備屬于礦山大型設(shè)備，其能耗占整個(gè)礦山生產(chǎn)總能耗比重大，變頻回饋電控系統(tǒng)相比繞線式電機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速系統(tǒng)，能夠大大的節(jié)約電能，真正的為礦山行業(yè)的生產(chǎn)降低成本，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。

審核編輯：劉清