矿井提升机变频调速系统改造方案.doc

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1、[摘要]提升机是矿井的关键和重大安全设备之一，用于矿山的竖井、斜井的提升系统，用作提升矿物和物料及设备等，是矿井系统设备的咽喉。在整个生产过程中，占有非常重要的地位，它不仅关系到矿井的正常安全生产和生产效率，而且直接影响上下井人员的生命财产安全。矿用生产是24小时连续作业，即使短时间的停机维修也会给生产带来很大损失。因此，设备的安全可靠运行就显的特别重要。目前的电控系统存在着很多的不足，矿用提升机的技术改造要求迫在眉睫。下面以彩霞山矿井提升机系统为改造对象试做探讨。[关键字]提升机、提升机变频、变频、提升机变频调速一、原控制系统与改造后系统对比目前盛宝矿

2、业彩霞山矿井提升机采用交流绕线式异步电动机转子串电阻调速方案，用交流接触器进行速度段切换。目前提升机电控系统存在的不足：（1）挡位调节，调速不连续，运行中机械振动大，矿车冲击大，制动不安全；（2）启动及换挡时冲击电流大，启动电流一般是额定电流的2-3倍，有时会更大，如果加速快，甚至会引起总开关跳闸；（3）调速时大量的电能消耗在电阻上，不但浪费严重，也造成工作环境的恶劣，空间噪声大；（4）维修量大，不方便。由于操作时交流接触器频繁动作，易造成触点及线圈的烧坏，转子更换碳刷频繁；（5）耽误生产。矿井是连续24小时工作，生产量大，任务繁重，由于电控系统设计落后

3、，制造工艺落后，即使是短时间的维修，也会给生产带来损失。随着交流变频技术的发展和成熟，变频调速性能的优越性日益显现。以变频器为核心的调速系统，在交流矿井提升机上也越来越多的被采用，彻底改变了沿袭几十年的交流绞车转子串电阻分级调速的模式，使提升机获得平稳、安全、可靠的运行状态。避免严重的机械磨损，防止较大的机械冲击，减少机械部分维修的工作量，延长提升机械的使用寿命。采用变频控制的提升机，基本上可以获得与直流电机相同的调速和制动性能。控制系统、提升机数字行程控制等系统采用PLC和触摸屏实现控制、监视及人机通讯。确保提升机电控系统具备先进性、可靠性、经济性、精

4、确性、兼容性、高效性等功能特点。为了确保安全可靠，让变频调速系统与原调速系统并存，互为备用，随时可以切换。二、系统改造总体思路1）改造必要性提升机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消耗掉。采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，

5、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。2）改造方案为满足安全生产，系统改造保留了原有的工频系统，让变频调速系统与原调速系统并存，互为备用，随时可以切换。如图1所示：  图1工、变频系统切换控制高压提升机系统主回为工频电源经过原工频操作的换相器接到变频旁路开关柜的工频输入端子。K1、K2、K3为三台高压隔离开关，为了确保不向变频器输出端反送电，K1、K3与K2采用电磁互锁操动机构，实现电气互锁。K4为转子侧双掷开关，变

6、频运行时，K4切换到变频侧，绕线电机转子线圈经双掷开关K4后处于短接状态；工频运行时，K4切换到工频侧，绕线电机转子线圈经K4接至原调速电阻装置。当K1、K3闭合，K2断开，K4切换到变频侧，电机变频运行；当K1、K3断开，K2闭合，K4切换到工频侧，电机工频运行，此时变频器从高压中隔离出来，便于检修、维护和调试。如图2所示： 图2高压提升机系统改造主回路接线图另外，为了保证安全，变频器高压联跳信号和上一级的高压断路器也实现互锁，变频器高压连跳串入上一级高压断路器的脱扣线圈，变频器出现故障时，上一级的高压断路器断开，实现高压故障连跳功能。（1）系统结构其

7、系统结构见图3，由移相变压器、功率单元和控制器组成。具有30个功率单元，每10个功率单元串联构成一相，图3中给出了系统结构示例。图3高压变频调速系统结构图（2）功率单元电路每个功率单元结构上完全一致，可以互换。其主电路结构为图4。三相电通过整流桥进行三相全桥方式整流，整流后给储能电容充电，确定母线电压。通过对逆变块B中的IGBT逆变桥进行正弦PWM控制实现单相逆变。当电机进入发电状态后，逆变块B中的二极管完成续流外，又起全波整流作用，使能量能够转移到滤波电容中，结果母线电压升高，达到一定程度后，启动逆变块A，进行SPWM逆变，通过输入电感，返回到移相变压

8、器的次极，通过变压器将能量回馈到电网。图4功率单元电路结构（3）输入侧结构输入侧