变频调速在矿井提升机中的应用

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1、变频调速在矿井提升机中的应用矿井提升机是矿山生产的关键设备之一，其作用为提升煤炭、矿石，升降人员和设备等，在整个矿山生产中占有十分重要的地位。而目前在矿井提升机中，能够在较大功率、转矩型负载、要求调速范围较大等场合应用的交流驱动调速方法，以绕线式异步电动机转子串电阻（金属或液体电阻）调速为主。这种串电阻调速方式，利用控制器或磁力站对串入转子回路中不同阻值的电阻进行组合，达到调速目的。但缺陷明显，主要反映效率非常低，它以增加转差功率的消耗来换取转速的降低。转速越慢，效率越低，大部分功率被转换成热能而

2、消耗掉。采用价格便宜的交流感应电动机，用变频调速方案就能很好地解决这个问题。变频调速是通过改变定子供电频率来达到电机调速的目的，无论转速高低，其机械特性基本上与自然机械特性平行，所消耗的转差功率都基本不变，因此效率很高，有着明显的节电效果，且调速的平稳性大大提高。在节能、减少维修、提高产品产量及产品质量等方面都取得了明显的经济效益。是电机调速的发展方向。本文以某矿务局矿井提升机改造为例，其原来的矿井提升机采用YRKK-355绕线式电动机串电阻式调速，能耗很大，为此改用变频调速。电机换为220KW,

3、YB80-355L的三相异步电机，变频器选用LG生产的电机变频器SV220iH-4，PLC选用西门子SIMATICS7系列PLCS7-300，带有数字量和模拟量输入/输出接口，并配置相应监测和通讯插件的功能，且处理信号的容量大，处理速度快。且对原有的老式电控设备也进行了改造，整个控制装置通过屏蔽电缆线连至机控室，并在机控室设有电机的启停按钮，变频柜上还有手动与自动切换按钮，操作方便。1矿井提升机变频调速控制系统的总体设计基于PLC控制的大功率长距离矿井提升机变频调速控制系统由主轴装置、动力站、变频

4、柜、控制台和在线检测监控计算机组成，系统框图如图1所示。主轴装置由主轴、筒壳、支轮、制动轮、轴承座等部件组成，完成人、物、料的运输任务。动力站是由主电机、制动器、减速器和底座等组成，主电机通过减速器向提升机提供牵引所需的动力；失效安全型制动器为提升机提供工件制动力，以保证系统安全可靠地工作。变频柜是动力站的能量供给单元，通过它可将输入工频电能转换成频率可调的电能提供给交流电动机，以达到控制交流电动机转速的目的。控制台是整个矿井提升机运输系统的控制核心，通过它可以设定系统的工件方式和控制方式，可以发

5、布系统的各种控制命令，可以接收变频柜和动力站的各种回馈信号，以实现对提升机启动、加速、平稳运行、减速、停车以及紧急制动等各种控制功能。监控计算机是操作人员和控制系统及运输系统之间的桥梁，它可以在线监测提升机运输系统的各种工作参数、工作状态、故障参数和故障状态。2变频器容量选择常规设计的交流电动机，通常都是在额定频率、额定电压下工作的。此时，轴上输出转矩、输出功率都可以达到额定值。在变频调速的情况下，供电频率是变化的，电机的实际输出也会变化，由于变频器有一定的通用性，因此在与不同拖动场合的电机配合时

6、，必须合理选择容量。在一台变频器驱动一台电机的情况下，变频器的容量选择要保证变频器的额定电流大于该电动机的额定电流，或者是变频器所适配的电动机功率大于当前该电动机的功率。按连续恒转矩负载运转时所需的变频器容量的计算式计算：式中――负载所要求的电动机的轴输出功率；――电动机的效率（通常约0.85）；――电动机的功率因数（大功率的可达0.82）；――电动机电压（Ｖ）；――电动机电流（Ａ），工频电源时的电流；――电流波形的修正系数，对PWM方式，取；――变频器的额定容量（KWA）；――变频器的额定电流（

7、Ａ）。这三个式子是统一的，选择变频器容量时，应同时满足三个算式的关系，尤其变频器电流是一个较关键的量。考虑到电机性能上的差异及机械负载的波动，变频器容量取电动机容量的１－２倍，另外，也可根据生产机械所需的实际转矩与稳定运行时的转速，求其乘积，得到所需电动机的轴上功率，据此确定变频器容量。本系统中的驱动电动机属有载启动的输送类机械，所需电动机的轴上功率为220KW，按1.5倍容量就选择330KW以上变频器。3控制系统结构原理基于PLC的变频调速矿井提升机的结构原理图如图2所示。图中，A、B、C分别为

8、660V三相动力电源。大功率变频装置可以将工频三相交流电经过交直变换之后经过逆变器，利用设定的参数进行了逆变，使得输出为某一相应设定频率的交流电。变频器输出频率的变化，将导致电动机的输出转速变化，二者之间的关系近似线性。这样，就起到了调速的作用。在电路系统中，为了保证正常运行安全，必须将设备可靠的接地，因此，变频器的接地端也应可靠接地。主回路中，用于连接制动单元和制动电阻的端子，用于防止提升机在垂直方向上运行时，发生工件在带动电动机运转，而产生很大的再生电动势，即泵升电压过高，损坏