高压变频提升机电控在主井\措施井应用

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【摘要】:传统交流调速电控系统为转子串电阻调速，伴随着电力电子科技的发展以及国家对安全生产的重视，串电阻调速的工作方式已经不能满足现代化冶金矿山生产要求，取而代之的高压变频提升机电控系统已在冶金矿山得到充分肯定，详细阐述串电阻调速的缺点以及变频调速的优点和高压变频调速系统在我矿地下矿主井、措施井的应用，及对高压变频调速系统在我矿山提升机的应用上提供一定的参考价值。

【关键词 】高压变频调速提升机应用

中图分类号：TM344.6 文献标识码：A

1、转子串电阻调速系统缺点

矿井提升机是矿山最重要的设备之一，肩负着矿石、物料、人员等的运输责任。传统的矿井提升机控制系统主要采用继电器-接触器进行控制，这类提升机通常在电动机转子回路中串接附加电阻进行启动和调速。此调速方式存在以下缺点：

（1）制动及低速时大量的电能消耗在电阻上，造成了严重的能源浪费，同时电阻器的安装需要占用很大空间。

（2）控制系统复杂，导致系统故障率高，接触器、电阻器、时间继电器、绕线电机碳刷容易损坏，维护工作量很大，直接影响了生产效率。

（3）低速和爬行阶段需要依靠制动闸皮摩擦滚筒实现速度控制，特别是在负载发生变化时，很难实现恒减速控制，导致调速不连续、速度控制性能较差。

（4）启动和换档冲击电流大，造成了很大的机械冲击，导致电机的使用寿命大大降低。

（5）频繁在短距离间运行时，速度提不上去，长期工作在低速下，致使电机发热，且闸盘磨损严重。这样不但耗电量大而且损耗了机械设备。

（6）低电压和低速段的启动力矩小，带负载能力差，无法实现恒转矩提升。

（7）系统纯人工操作，存在人员疲劳或疏忽带来的安全隐患。如井筒两端忘记减速将造成高速过卷，危及安全。

（8）信号系统存在安全隐患，如：无信号或信号不全开车，目的中段司机可以开过，不在本中段亦可发信号（误导司机动车），系统未完整闭锁。

（9）故障查询比较麻烦，一旦出现故障后，如果对设备不是很熟悉的电工，根本不能对设备的故障进行排除。

2、高压变频提升电控系统优点

高压变频提升电控系统中的高压变频器选用荣信公司RHVC4系列变频器，采用先进的功率单元串联叠波方式、空间矢量控制的正弦波PWM调制方法，利用成熟的低压变频器技术和功率器件IGBT，从原理上保证了系统的可靠性，并使变频器的输入输出波形得到极大改善，在业界该方式变频器被称为完美无谐波。功率单元和控制系统之间采用光纤通讯，实现强弱电间的完全电气隔离，提高了整个系统的抗干扰能力。加上西门子S7-300系列PLC组成全自动提升机电控系统，此系统具有以下优点：

提升机的加速时间恒定不随负载的变化而变化，并且与司机的操作习惯无关，这样就提高了生产效率；

启动时输出电流为额定1.2倍左右，网侧电流在整个工作范围内小于等于电机额定电流，等速段、减速段、爬行段无输出电流冲击，启动时，网侧电流为额定电流的0.3～0.4倍，不存在机械冲击影响，延长电机使用寿命；

速度控制为闭环控制，低速爬行稳定，可以在0.15m/s的低速下平稳运行；

系统运行期间产生的再生制动能量回馈到电网实现四象限运行，系统具有节能效果，能量与串电阻调速系统相比一般在20%～40%，可在2～3年内收回投资；

网侧功率因数0.95以上，符合国家标准；

零速悬停功能，当给定速度给0Hz时，盘闸打开，提升机悬停不动；

由于无电流冲击和电流减小，所以电机发热明显减少，延长电机的老化进度；

完美无谐波变频器，输入输出谐波含量低，对电网无污染，对其他设备无干扰；

输出力矩大，可以达到额定力矩的2倍；

抱闸作为安全闸使用，在电机运行过程中抱闸不参与速度控制，闸瓦磨损小，减少灰尘，并且将电阻去掉，环境温度降低，改善了工作环境；

系统采用PLC技术以及上位机技术，现场维护更加简单，容易，劳动强度小，系统维护时间平均每年减少150小时/年；

系统占地面积小，只有一台控制柜和变频器柜。

3、高压变频提升电控系统应用

系统控制原理图

（1）我公司地下矿主井2010年6月将2JK-3/11.5E的630kW/6kV串电阻调速电控改造为高压变频PLC电控系统并调试运行成功至今，运行稳定，现场操作人员无需操作，只负责系统运行监控。

司家营铁矿主井深290米，采用变频器调速方式后，运行的每个周期时间准确，不随负载变化和操作人员的操作不同而变化，变频器在使用过程中，维护简单，只需要定期清理过滤网，保持变频器的清洁，由于发热量非常小，电气室内温升小。

（2）我公司地下矿措施井2010年7月将2JK-3/11.5E的630kW/6kV串电阻调速电控改造为高压变频PLC电控系统并调试运行成功至今，运行稳定，现场操作人员无需操作，只负责系统运行监控。

司家营铁矿主井深282米，采用变频器调速方式后，运行的每个周期时间准确，不随负载变化和操作人员的操作不同而变化，变频器在使用过程中，维护简单，只需要定期清理过滤网，保持变频器的清洁，由于发热量非常小，电气室内温升小。

4、总结

改造后的主井、措施井提升电控系统较原电控系统有了很大的改善，不仅对提升速度和位置进行全程监控和保护，还具有完善的深度、速度显示及控制功能，全自动、手动运行满足现场的生产工艺要求，主传动采用荣信高压变频器，至今无故障运行，西门子PLC控制，硬件简单紧凑，维护方便，并且增加后被保护系统，软硬件三套安全保护，使用至今无一次安全事故。

随着高压变频器技术的进一步成熟，产品稳定性和可靠性的进一步提高，成本的降低，在冶金矿山提升机中的应用，将得到迅速推广和发展。针对目前国内交流串电阻调速提升机存在的速度控制性能差、能耗大，不易操作的现状，高压变频提升电控系统，满足了提升机的各种运行方式，具有调速性能好、安全可靠、运行平稳、操作简单、低频转矩大、节电效果显著、功率因数高、谐波含量低等优点。

我公司地下矿主井、措施井经过2年的实际运行，改造后不但系统运行稳定，安全可靠，而且较之前维修量大大降低，生产时间大幅度提高，给我矿取得了明显的经济和安全效益。

参考文献

[1]吴忠智，吴加林 中高压大功率变频器应用手册，机械工业出版社，2003

[2]张永惠 高压变频器的选择 变频器世界 1999（6）

[3]辽宁荣信电力电子股份有限公司高压变频器说明书