摘  要：本文主要介紹提升機專用變頻器在礦井絞車上的應用。變頻電控系統(tǒng)是對礦井絞車提升機構(gòu)原有的繞線式電機轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速控制方式進行升級改造的電氣系統(tǒng)，采用KE300A-06提升機專用變頻器對礦井絞車進行變頻控制，同時采用能耗制動裝置將礦井絞車再生發(fā)電狀態(tài)下產(chǎn)生的再生能量進行電阻消耗。

一、引言

礦井絞車是采煤生產(chǎn)過程中的重要環(huán)節(jié)，井下各工作面采掘下來的煤或矸石，由運輸設備經(jīng)井下巷道運到井底車場，然后再由提升設備提至地面。人員的升降，材料、設備的輸送都需要通過提升設備來完成。它是礦山井下生產(chǎn)系統(tǒng)和地面工業(yè)廣場相聯(lián)接的樞紐，“絞車是礦井的咽喉”形象的描述了礦井提升的重要作用。

二、礦井絞車電氣傳動要求

1． 礦井絞車負載特性

重物上升時，電機需要克服各種阻力（包括重物的重力和摩擦力等），屬于阻力負載。

重物下放時，由于重物本身具有按照重力加速度下降的能力（位能），因此，當重物的重力大于傳動機構(gòu)的摩擦阻力時，重物本身的重力（位能）是下降的動力，電機成了能量的接受者，故屬于動力負載。

 2、礦井絞車電機對驅(qū)動器的要求

①啟動轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速特性好；

②過載能力強；

③低頻時能輸出較大轉(zhuǎn)矩，懸掛時不能溜車；

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

3、礦井絞車傳統(tǒng)控制系統(tǒng)缺點

①能耗大

礦井絞車傳統(tǒng)調(diào)速方式為繞線式電機轉(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，從節(jié)能和經(jīng)濟兩方面來講，都不可取。

②調(diào)速性能差

轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方式屬于有級調(diào)速，其轉(zhuǎn)速的下降是通過轉(zhuǎn)子外接電阻消耗能量來實現(xiàn)的。最重要的是轉(zhuǎn)速越低，電機的機械特性越軟，輸出轉(zhuǎn)矩越小。且有級調(diào)速對電機和機械設備的沖擊大，設備運行不平穩(wěn)，調(diào)速不連續(xù)，容易掉道，故障率高。對于煤礦24小時連續(xù)生產(chǎn)模式，經(jīng)濟損失大。

③系統(tǒng)可靠性差

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

? 保護措施不完善，易發(fā)生電動機燒毀的現(xiàn)象。

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

④維護成本高

? 接觸器、繞線式電機轉(zhuǎn)子電刷、滑環(huán)經(jīng)常需要維護、更換，費用較大。

? 減速機、制動器受沖擊大，經(jīng)常需要維護。

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

4、礦井絞車變頻電控系統(tǒng)的優(yōu)勢

? 變頻器調(diào)速性能好，啟動轉(zhuǎn)矩大，機械特性硬、定位準確。

? 變頻器運行平穩(wěn)，對減速機、制動器的沖擊小，減小設備的維護量，延長提升機的使用壽命。

? 使用變頻器后，無需再使用接觸器，同時繞線式電機也可以更改為鼠籠式電機使用，無需對電刷和滑環(huán)進行維護

? 變頻器運行效率高，對電機和系統(tǒng)具有完善的保護、監(jiān)測及自診斷功能，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。

三. 項目改造方案

1、現(xiàn)場設備概況

七臺河某煤礦井有一臺礦井絞車，其絞車參數(shù)為：電機額定功率280KW、電機額定電壓380V、電機額定頻率50Hz、電機額定轉(zhuǎn)速966r/min，電機控制方式：繞線式電機轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速。

2、變頻器配置

根據(jù)現(xiàn)場礦井絞車設備的負載特性、額定參數(shù)和實際運行工況，經(jīng)研究、討論確定為其改造設備配置如下變頻回饋電控系統(tǒng)，其主要地參數(shù)如下：

 3、礦井絞車變頻改造系統(tǒng)

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

（1）、系統(tǒng)改造后提升電機的變頻制動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備檢驗合格。

（3）、提升機構(gòu)的變頻制動電控系統(tǒng)，具有短路、過電壓、過電流、缺相、過載等多種保護功能，最大限度的保護礦井絞車的提升機構(gòu)。

（4）、系統(tǒng)采用變頻器驅(qū)動提升機構(gòu)電機，當電機拖動位能性負載下放時，電動機將處于再生發(fā)電狀態(tài)。能量制動裝置會將電機處于發(fā)電狀態(tài)下的再生能量進行電阻消耗，保證變頻系統(tǒng)正常工作，同時大大節(jié)約電能。

n  系統(tǒng)原理示意圖如下：

?  提升機控制系統(tǒng)給變頻器正、反轉(zhuǎn)開關量信號：當D1端與COM端閉合，則啟動變頻器正轉(zhuǎn)（上升）運行，斷開則停止變頻器；當D2端與COM端閉合，則啟動變頻器反轉(zhuǎn)（下降）運行，斷開則停止變頻器；

?  提升機控制系統(tǒng)給變頻器加速的開關量信號：當D3端與COM端閉合，則變頻器加速運行。

?  變頻器給提升機控制系統(tǒng)反饋一個常開“抱閘輸出”開關量信號。當變頻器運行頻率達到設定值后，才能讓升降機控制系統(tǒng)松開起抱閘，保證不出現(xiàn)“溜鉤”現(xiàn)象。同時關聯(lián)變頻器故障輸出常閉信號，當出現(xiàn)故障時，能斷開抱閘信號。

 4、現(xiàn)場圖片

四、KE300A-06變頻器優(yōu)勢特點

KE300A-06變頻器在現(xiàn)場使用中，取得了效率高、故障率低等非常好的效果，得到客戶的一致認可。總結(jié)優(yōu)勢如下：

（1）、與傳統(tǒng)的非調(diào)速升降機相比，乘坐舒適性大為提高。保證了抱閘器打開瞬間的舒適度及安全性，上行無“過沖”現(xiàn)象，下行瞬間無“失重感”。

（2）、由于系統(tǒng)為低速制動，制動器相對轉(zhuǎn)動摩擦小，大大延長制動器的使用壽命。

（3）、低頻轉(zhuǎn)矩高。

（4）、有效的解決了機構(gòu)的傳動沖擊，延長了齒輪、滾輪、軸承、齒條的使用壽命。由于變頻系統(tǒng)具有限流的功能，降低了電機啟動時對電網(wǎng)的沖擊電流，緩解了用電設備間的相互影響。

（5）、變頻調(diào)速系統(tǒng)具有完善安全保護功能。如欠壓，過壓、過轉(zhuǎn)矩、過電流保護等，使整個電控系統(tǒng)可靠性、安全性得到保證。

五、結(jié)束語

KE300A-06變頻器在礦井絞車的應用，實際上很好地解決了礦井絞車的控制問題。提高了煤礦行業(yè)的提升絞車設備的自動化水平，加快了煤礦行業(yè)的產(chǎn)業(yè)裝備升級。并且采用變頻器控制以后使系統(tǒng)控制更為簡單，控制系統(tǒng)具有多重保護，保證了抱閘器打開瞬間的舒適度及安全性，上行無“過沖”現(xiàn)象，下行瞬間無“失重感”，使系統(tǒng)更加安全可靠。