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[摘要] 提升機是礦井的關(guān)鍵和重大安全設備之一，是礦井系統設備的咽喉。在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中，占有非常重要的地位，因此，設備的安全可靠運行就顯的特別重要。老式電控系統存在著(zhù)很多的不足，礦用提升機的技術(shù)改造要求迫在眉睫。下面以江西新余某煤礦礦井提升機系統為改造對象做探討。
[關(guān)鍵字]提升機、變頻、V560、提升機變頻調速
一、提升機概述：
我國提升機設備中，普遍使用TKD系統，這種控制系統是采用繼電器有觸點(diǎn)的邏輯控制，以磁放大器為核心組成模擬量閉環(huán)調節。在繼電器控制系統中，要完成一個(gè)控制任務(wù)，支配控制系統工作的“程序”是由各分立元件(繼電器、接觸器、電子元件等)用導線(xiàn)連接起來(lái)加以實(shí)現的，這樣的控制系統稱(chēng)為接線(xiàn)程序控制系統。在接線(xiàn)程序控制系統中，控制程序的修改必須通過(guò)改變接線(xiàn)來(lái)實(shí)現。幾十年來(lái) ，這種控制系統由于受元件水平的限制而存在著(zhù)缺陷，突出表現在:
        （1）擋位調節，調速不連續，運行中機械振動(dòng)大，礦車(chē)沖擊大，制動(dòng)不安全；
        （2）啟動(dòng)及換擋時(shí)沖擊電流大，啟動(dòng)電流一般是額定電流的2-3倍，有時(shí)會(huì )更大，如果加速快，甚至會(huì )引起總開(kāi)關(guān)跳閘；
        （3）調速時(shí)大量的電能消耗在電阻上，不但浪費嚴重，也造成工作環(huán)境的惡劣，空間噪聲大；
        （4）維修量大，不方便。由于操作時(shí)交流接觸器頻繁動(dòng)作，易造成觸點(diǎn)及線(xiàn)圈的燒壞，轉子更換碳刷頻繁；
        （5）耽誤生產(chǎn)。礦井是連續24小時(shí)工作，生產(chǎn)量大，任務(wù)繁重，由于電控系統設計落后，制造工藝落后，即使維修，也會(huì )給生產(chǎn)帶來(lái)?yè)p失。
二、變頻調速方案：
2.1礦井提升機變頻調速概況
變頻調可平滑調速，調速范圍寬和節能等優(yōu)點(diǎn)在提升機上得到了廣泛的應用，礦井提升機一般對變頻器有以下要求：
1．礦用電網(wǎng)波動(dòng)較大，變頻器在380V±20% 能正常工作。
2．運行平穩，加減速平滑，S型曲線(xiàn)加速段，在加減速過(guò)程中可做到加速度連續，無(wú)撞擊感。
3．對回饋能量的處理方法：回饋制動(dòng)或能耗制動(dòng)。
4．變頻器在整個(gè)工作過(guò)程中提供所需要的力矩特性：
啟動(dòng)力矩大于2倍額定轉矩，尤其是當礦車(chē)停在井筒中間時(shí)，啟動(dòng)轉矩比額定轉矩大得多。低頻轉矩在3Hz時(shí)大于1.6倍額定轉矩。
5．有足夠的加速力矩，適應重車(chē)提升時(shí)的加速過(guò)程。
6． 運行過(guò)程中由于道軌不平整或滾筒偶爾出現鋼絲繩絞繩，會(huì )引起電機力矩的跳變，變頻器能承受這種跳變。
7． 運行過(guò)程中若出現偶然事件，要求快速停車(chē)時(shí)能給出大于額定轉矩的制動(dòng)力矩，這時(shí)會(huì )有較大的能量饋送給變頻器。
8． 停車(chē)狀態(tài)下，能給出大于額定轉矩的制動(dòng)力矩，防止重車(chē)下滑。
2.2變頻調速改造方案
此次改造的提升機為T(mén)KD型單繩纏繞式礦井提升機，原系統配置為2m滾筒，采用單鉤式，礦井為豎井，井深400m，提升重量為10噸，電機為380V/200KW/8級繞線(xiàn)轉子三相異步電動(dòng)機，電機減速比20，制動(dòng)方式為液壓站盤(pán)型制動(dòng)器。系統改造配置為SH-ZTK-BP操作臺，變頻器為V560 250KW，制動(dòng)單元為BR-DR-5HA 280KW(客戶(hù)自配)，制動(dòng)電阻為3Ω/200KW。
礦井提升機變頻調速控制系統由操作臺、變頻系統、液壓站、潤滑站、安全保護和控制監視系統組成，系統框圖如下。

                變頻器控制示意圖

系統工作原理：當司機聽(tīng)到開(kāi)車(chē)信號時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，PLC控制將380V動(dòng)力電源接入變頻器。再松開(kāi)液壓制動(dòng)閘并將主令控制器推到正向（或反向），提升機開(kāi)始運行。在提升過(guò)程中，控制提升機運行的主速度給定S形速度曲線(xiàn)由PLC編程產(chǎn)生，經(jīng)過(guò)A/D轉換，由模擬量輸出口輸出，以驅動(dòng)變頻器工作；對變頻器輸出頻率的調整控制，也可根據現場(chǎng)的工況需要，由操作臺速度控制手柄以輔助給定的方式進(jìn)行控制。旋轉編碼器可以檢測主電動(dòng)機的轉速，并將此信號傳送給可編程控制器，PLC通過(guò)該信號可以累計計算提升機的速度及行走距離，監視器可以時(shí)時(shí)顯示提升機速度和位置。
2.3變頻器參數：
為發(fā)揮矢量變頻器的電機控制特性，請對電機進(jìn)行參數自測定，自測定完成之后，可參考如下參數進(jìn)行設置：

制動(dòng)單元的制動(dòng)電壓設置為625V。
2.4V560變頻驅動(dòng)優(yōu)勢:
第一、強大的低頻力矩消除了溜鉤現象。
       即使在上升過(guò)程中途進(jìn)行了剎車(chē)，在中途就可以把重物拉起來(lái)，不需要把重物放到平地上重新啟動(dòng)，啟動(dòng)力矩開(kāi)環(huán)狀態(tài)下達到0.5Hz 180%力矩。
第二、超強的系統保護功能和環(huán)境適應能力。
       V560多達30種保護功能和幾十種警告功能，確保系統安全穩定運行。電網(wǎng)適應能力強，電網(wǎng)電壓在320V~480V范圍內，變頻器也能正常工作。
第三、超速限制保護功能
      當絞車(chē)速度超過(guò)一定程度的時(shí)候，自動(dòng)限制最高速度，大大提高了安全性。
第四、車(chē)斗脫軌故障率明顯降低
      平穩的加速和減速，避免了絞車(chē)掉道的可能性，也大大減少了機械和鋼繩的磨損。
第五、可靠的抱閘時(shí)序控制功能
      啟動(dòng)的時(shí)候預先給足夠的力矩再松開(kāi)抱閘，確保不會(huì )下溜，當快要完全停機的時(shí)候但還有力矩輸出的時(shí)候抱閘抱緊，當發(fā)生故障或者安全回路出現問(wèn)題的時(shí)候，能夠自動(dòng)的實(shí)現機械剎車(chē)，確保安全。
第六、能夠和機械剎車(chē)以及安全回路完美配合使用
      能夠與原來(lái)的系統的安全回路兼容，同時(shí)和各種類(lèi)型機械剎車(chē)完美配合，最大限度地保障了整個(gè)系統的安全。
第七、自動(dòng)檢測斷線(xiàn)故障并抱閘停機。
      系統能夠通過(guò)運行電流檢測是否處于斷線(xiàn)狀態(tài)，并與機械制動(dòng)進(jìn)行配合使用。
第八、顯示相關(guān)參數和鍵盤(pán)拷貝
      通過(guò)設置，可以屏蔽不相關(guān)參數，顯示相關(guān)參數，和鍵盤(pán)拷貝功能，使調試更加方便快捷。

三、新系統與原系統比較
1.技術(shù)性能
    變頻調速屬無(wú)級調速，調速范圍大，調速精度高，爬行速度易控制，重物下放操作時(shí)易操作，安全性能好，對提升機等相關(guān)機械設備在運行和停止過(guò)程中沖擊比較小。電阻調速屬有級調速，開(kāi)環(huán)控制，調速精度低，爬行速度不易控制。重物下放操作時(shí)，需動(dòng)力制動(dòng)與轉子電阻配合操作，全憑司機的經(jīng)驗和感覺(jué)，很難準確控制，安全性能差對提升機等相關(guān)機械設備在運行和停止過(guò)程中沖擊比較大。
2.間接效果
       （1）變頻系統無(wú)需原電控調速用的交流接觸器及調速電阻，提高了系統的可靠性，改善了操作人員的工作環(huán)境，使噪音及室溫降低。
       （2）調速連續方便，連續平滑調節。
       （3）實(shí)現了軟起動(dòng)和軟停止，使運行更加平穩，機械沖擊小。
       （4）啟動(dòng)及加速過(guò)程沖擊電流小，加速過(guò)程中最大電流不超過(guò)1.3倍的額定電流，提升機在重載下從低速平穩無(wú)級平滑的升至最高速，沒(méi)有大電流出現，減小了對電網(wǎng)的沖擊。
       （5）采用變頻控制后，可采用原繞線(xiàn)式電機，不需要作任何改動(dòng)。
3.絞車(chē)保護
    變頻調速裝置本身具有過(guò)壓、欠壓、過(guò)流、過(guò)負荷、缺相等保護，同時(shí)與操作臺的數字式深度監視器配合，可實(shí)現絞車(chē)過(guò)卷、過(guò)速、減速、限速等重要保護的雙線(xiàn)制保護功能，滿(mǎn)足安全規程要求。轉子串電阻調速裝置內的鼓形控制器、正反向接觸器通過(guò)電流大，又頻繁動(dòng)作，觸點(diǎn)易燒損；電阻發(fā)熱量大、接頭多、易氧化或接觸不良而發(fā)熱，所以維護量極大。變頻調速裝置采用無(wú)觸點(diǎn)控制，電機的正轉、反轉采用計算機控制，加上變頻調速裝置的功率器件及控制計算機模件均采用進(jìn)口產(chǎn)品，產(chǎn)品質(zhì)量?jì)?yōu)良可靠，維護量極低。
四、 結語(yǔ)
提升機在使用變頻調速后，節電率在30-40%左右，且控制質(zhì)量大為提高，實(shí)現無(wú)級調速。同時(shí)由于電動(dòng)機不再需要頻繁地起動(dòng)和停止，不必再由繼電器、接觸器進(jìn)行控制，使整個(gè)系統的壽命大為延長(cháng)。實(shí)現軟停和軟起，消除了電動(dòng)機硬起動(dòng)過(guò)程中對電網(wǎng)的沖擊。另外操作簡(jiǎn)便，省時(shí)省力。礦用絞車(chē)繞線(xiàn)電機改用變頻調速方式后，系統具有一定的節電效果，更重要的是具有柔性化控制，使系統的性能大大提高和機械部份壽命延長(cháng)的同時(shí)使提升機獲得平穩、安全、可靠的運行狀態(tài)。