摘要：本文介紹了變頻調(diào)速系統(tǒng)對(duì)礦用提升機(jī)的改造，實(shí)現(xiàn)了絞車的平穩(wěn)運(yùn)行，達(dá)到了節(jié)能降耗和提高產(chǎn)量的目的。
關(guān)鍵詞：礦山提升機(jī) 變頻調(diào)速系統(tǒng) 能量回饋
Abstract: This paper introduces the reconstruction that variable frequency control velocity system for mining hoist. It realizes smoothrunning of well winch , achieves the purpose of retrenching energy ,reducing energy consumption and improving output.
Key words: mining hoist variable frequency control velocity system
energy feedback
1、引言：
交—直—交變頻調(diào)速系統(tǒng)已在泵類、風(fēng)機(jī)類負(fù)載上得到廣泛應(yīng)用，并且正在大面積推廣。但大多數(shù)礦用提升機(jī)還在沿用傳統(tǒng)的線繞式異步電動(dòng)機(jī)，用轉(zhuǎn)子串電阻的方法調(diào)速。這種系統(tǒng)屬于有級(jí)調(diào)速，低速轉(zhuǎn)矩小，轉(zhuǎn)差功率大，啟動(dòng)電流和換檔電流沖擊大，中高速運(yùn)行振動(dòng)大，制動(dòng)不安全不可靠，對(duì)再生能量處理不力，斜井提升機(jī)運(yùn)行中調(diào)速不連續(xù)，容易掉道，故障率高。礦用生產(chǎn)是24小時(shí)連續(xù)作業(yè)，即使短時(shí)間的停機(jī)維修也會(huì)給生產(chǎn)帶來(lái)很大損失。礦用提升機(jī)的技術(shù)改造要求迫在眉睫。但是，不可能把風(fēng)機(jī)、水泵用的變頻器直接應(yīng)用到提升機(jī)上，因?yàn)樘嵘愗?fù)載對(duì)變頻器有著不少特殊的要求。
鑒于提升絞車的特殊性，我公司自2000年開(kāi)始研制開(kāi)發(fā)的礦山提升機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)，已于2000年12月研制成功并通過(guò)了山東省科學(xué)技術(shù)廳科技成果鑒定，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。同時(shí)研制的兩臺(tái)分別在山東省寧陽(yáng)華寧煤礦和山東省寧陽(yáng)正大煤業(yè)有限公司運(yùn)行，對(duì)礦用提升機(jī)的安全運(yùn)行及節(jié)能改造確實(shí)起到了決定的作用，應(yīng)用效果較好。對(duì)上述兩臺(tái)機(jī)器經(jīng)過(guò)近兩年的觀察和總結(jié)，我公司于2002年10月對(duì)已開(kāi)發(fā)成功的提升機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了完善，本文主要介紹完善后的該系統(tǒng)。
2、使用該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)
⑴實(shí)現(xiàn)了軟啟動(dòng)、軟停車，減少了機(jī)械沖擊，使運(yùn)行更加平穩(wěn)可靠。
⑵起動(dòng)及加速換擋時(shí)沖擊電流很小，減輕了對(duì)電網(wǎng)的沖擊，簡(jiǎn)化了操作、降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。
⑶運(yùn)行速度曲線成S形，使加減速平滑、無(wú)撞擊感。
⑷ 安全保護(hù)功能齊全，除一般的過(guò)壓、欠壓、過(guò)載、短路、溫升等保護(hù)外，還設(shè)有連鎖保護(hù)、自動(dòng)限速保護(hù)功能等。
⑸設(shè)有直流制動(dòng)、能耗制動(dòng)、及回饋制動(dòng)等多種制動(dòng)方式，使安全性更加可靠。
⑹該系統(tǒng)四象限運(yùn)行，回饋能量直接回電網(wǎng)，且不受回饋能量大小的限制，適應(yīng)范圍廣，節(jié)能效果更加明顯。
3、礦用提升機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的工作原理
變頻器是通過(guò)改變電機(jī)定子供電頻率來(lái)改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，以實(shí)現(xiàn)絞車的調(diào)速。交流異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式為：
n=60f1(1-s)/p 其中：n――電極轉(zhuǎn)速;f1――定子供電頻率;
p――極對(duì)數(shù); s――轉(zhuǎn)差率;
該設(shè)備為交－直－交電壓型變頻調(diào)速系統(tǒng)，原理圖如下圖1所示。
該系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程主要分為兩個(gè)過(guò)程：
（1）絞車電機(jī)作為電動(dòng)機(jī)的過(guò)程，即正常的逆變過(guò)程。該過(guò)程主要由整流、濾波和正常逆變?nèi)蟛糠纸M成，如上圖1所示。其中正常逆變過(guò)程是其核心部分，它改變電機(jī)定子的供電頻率，從而改變輸出電壓，起到調(diào)速作用。
（2）絞車電機(jī)作為發(fā)電機(jī)的過(guò)程，即能量回饋過(guò)程。該過(guò)程主要由整流、回饋逆變和輸出濾波三部分組成，如上圖1所示。其中該部分的整流是由正常逆變部分中IGBT的續(xù)流二極管完成。二極管D1和D2為隔離二極管，其主要作用是隔離正常逆變部分和回饋逆變部分。電解電容E2的主要作用是為回饋逆變部分提供一個(gè)穩(wěn)定的電壓源，保證逆變部分運(yùn)行更可靠。回饋逆變部分是整個(gè)回饋過(guò)程的核心部分，該部分實(shí)現(xiàn)回饋逆變輸出電壓相位與電網(wǎng)電壓相位的一致。因?yàn)榛仞伳孀冚敵龅氖钦{(diào)制波，為保證逆變的正常工作以及減少對(duì)電網(wǎng)的污染，我們加了一個(gè)輸出濾波部分，使該系統(tǒng)的可靠性更加穩(wěn)定。
見(jiàn)于礦區(qū)電壓的波動(dòng)性可能比較大的事實(shí)，由于變頻器的回饋條件是要和電網(wǎng)電壓有一個(gè)固定電壓差值，假若某時(shí)刻網(wǎng)電電壓比較高，再加上回饋時(shí)的固定
電壓差值，此時(shí)變頻器的母線電壓就會(huì)達(dá)到一個(gè)比較高的電壓值，如果再有重車下滑，則母線電壓會(huì)更高，此時(shí)的高電壓就有可能威脅到變頻器的大功率器件的安全，為此，該系統(tǒng)又加了一個(gè)剎車部分（如上圖1所示），以保證變頻器的安全。
4、變頻調(diào)速系統(tǒng)對(duì)原調(diào)速系統(tǒng)的改造
為了確保安全可靠，讓變頻調(diào)速系統(tǒng)與原調(diào)速系統(tǒng)并存，互為備用，隨時(shí)可以切換。同時(shí)為了讓操作者不改變操作習(xí)慣，工、變頻系統(tǒng)都用原操作機(jī)構(gòu)操作，如圖2所示：
5、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況及運(yùn)行效果
從2003年3月到2003年12月底，我公司陸續(xù)發(fā)往山西沁園煤礦、河北承德豐寧銀礦、新疆馬納斯永安煤業(yè)有限公司、內(nèi)蒙鄂托克旗烏仁都西煤交公司、成都達(dá)縣斌郎鄉(xiāng)煤礦等地十多臺(tái)改進(jìn)后的變頻器樣機(jī)。該系統(tǒng)改造后節(jié)能效果明顯，尤其是斜井單溝和直井礦井，節(jié)電率都在30％以上。同時(shí)變頻改造后絞車運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性都大大增加，因此大大減少了運(yùn)行故障和維修時(shí)間，礦區(qū)的產(chǎn)量也提高不少。用戶反應(yīng)普遍較好。
參考文獻(xiàn)：1、《礦山提升機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)》 李瑞來(lái) 何洪臣 韓文昭
：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
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