本文主要介紹了新科瑞C500變頻器在宜章縣長策銀礦礦井提升機進行上的應(yīng)用，長策銀礦礦井提升機原系統(tǒng)采用繞線式異步電機轉(zhuǎn)子回路串電阻的調(diào)速方式，采用C500變頻器對其進行升級改造，大大降低了系統(tǒng)的故障率、降低了電能、提升了生產(chǎn)效率。

一、引言

礦井提升機是采礦生產(chǎn)過程中的重要設(shè)備：人員的升降，材料、設(shè)備的輸送都需要通過它來完成的。礦井提升機被稱為“礦井的咽喉”，是礦井井下作業(yè)和地面相聯(lián)接的樞紐。礦井提升機機作為礦山的一種重要設(shè)備，其運行的可靠性、安全性、經(jīng)濟性要求都備受關(guān)注。

二、礦井絞車電氣傳動要求

1. 礦井絞車負(fù)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(fù)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(dāng)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(fù)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(shè)備的沖擊大，設(shè)備運行不平穩(wěn)，調(diào)速不連續(xù)，容易掉道，故障率高。對于礦井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

(1)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。

(2)保護措施不完善，易發(fā)生電動機燒毀的現(xiàn)象。

(3)制動器承受比較大的沖擊，閘皮磨損嚴(yán)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

(1)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。

(2)減速機、制動器受沖擊大，經(jīng)常需要維護。

(3)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方式本身的特點最終導(dǎo)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、礦井提升機使用C500變頻器的優(yōu)勢

①變頻器調(diào)速性能好，啟動轉(zhuǎn)矩大，機械特性硬、定位準(zhǔn)確。

②變頻器運行平穩(wěn)，對減速機、制動器的沖擊小，減小設(shè)備的維護量，延長提升機的使用壽命。

③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

④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。

⑤去掉了內(nèi)串電阻，節(jié)約電能。

三、C500變頻器在礦井提升機上的應(yīng)用

1、現(xiàn)場設(shè)備概況 ?

2、根據(jù)礦井絞車設(shè)備的負(fù)載特性和控制要求，變頻回饋電控系統(tǒng)主要配置如下：

3、礦井絞車變頻回饋節(jié)能改造系統(tǒng)

礦井絞車系統(tǒng)改造后對礦井絞車提升機構(gòu)電機進行無級調(diào)速，大大提升了提升機構(gòu)的控制性能，而且減小了對電機和機械部分的巨大沖擊。同時，能量回饋將提升電機再生能量回饋到電網(wǎng)，大大節(jié)約了電能，降低了現(xiàn)場設(shè)備工作的環(huán)境溫度，延長了電氣設(shè)備的使用壽命。

節(jié)能改造系統(tǒng)共有兩個控制柜，由變頻器、能量回饋裝置、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(xí)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(shè)備檢驗合格。

3、提升機構(gòu)的變頻系統(tǒng)，具有短路、過電壓、過電流、缺相、過載、過溫等多種保護功能，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(dāng)電機拖動位能性負(fù)載下放時，電動機將處于再生發(fā)電狀態(tài)，制動電阻消耗發(fā)出來的多余電能，確保系統(tǒng)安全運行。 系統(tǒng)原理示意圖如下： 　　

?

4、系統(tǒng)調(diào)試

① PLC程序及控制回路調(diào)試。

設(shè)備安裝結(jié)束后，控制回路上電，主回路不上電。進行控制回路和PLC程序調(diào)試，保證控制回路和PLC邏輯控制正確，各元器件動作正常。

② 變頻器調(diào)試。

a 將礦井絞車電機與減速機脫開，變頻器采用V/F控制方式空載運行，拖動電機，確保電機運行穩(wěn)定，正常，變頻器輸出電壓、電流正常。

B將礦井絞車電機與減速機脫開，變頻器采用無PG矢量控制方式，進行旋轉(zhuǎn)型自學(xué)習(xí)，獲得電機參數(shù)。然后采用無PG矢量控制方式空載運行，拖動電機，并調(diào)整相應(yīng)參數(shù)保證電機運行穩(wěn)定，變頻器輸出電壓、電流正常。

c 將絞車電機與減速機連接，變頻器采用無PG矢量控制方式，帶負(fù)載運行變頻器，保證電機運行穩(wěn)定。

d 變頻器部分參數(shù)設(shè)置　

③ 能量回饋裝置調(diào)試。

進行礦井絞車空載下放和重載下放試驗，正確設(shè)定能量回饋裝置的回饋動作電壓值，保證變頻器和能量回饋系統(tǒng)正常工作。

④ 系統(tǒng)整體調(diào)試運行。

整個系統(tǒng)進行整體測試，保證礦井絞車空載提升和下放、重載提升和下放，各檔位速度符合要求，換擋正常，變頻器和能量回饋裝置運行正常。并進行工、變頻切換試驗，保證切換正常，工頻運行正常。

四、IPC變頻回饋電控系統(tǒng)在礦井絞車節(jié)能改造上應(yīng)用的效果與客戶評價

系統(tǒng)實際運行證明，IPC變頻回饋電控系統(tǒng)在礦井絞車節(jié)能改造上的應(yīng)用，不改變原有礦井絞車的操作方式，且原有的手剎基本可以不再使用，使操作簡化。

系統(tǒng)運行穩(wěn)定、可靠，調(diào)速性能優(yōu)良，啟動轉(zhuǎn)矩和低頻轉(zhuǎn)矩輸出大;提升機構(gòu)下放時，將電機再生發(fā)電狀態(tài)下多余的電能回饋到電網(wǎng)，大大節(jié)約電能。

客戶對IPC變頻回饋電控系統(tǒng)在礦井絞車節(jié)能改造上的使用效果非常滿意。 經(jīng)過實際的計量，IPC變頻回饋電控系統(tǒng)相比原來的礦井絞車?yán)@線式電機轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方式，能夠節(jié)約電能高達(dá)28%以上。

五、結(jié)束語

C500變頻器在礦井絞車節(jié)能改造上的應(yīng)用，提高了礦山行業(yè)的提升絞車設(shè)備的自動化水平，加快了礦山行業(yè)的產(chǎn)業(yè)裝備升級。對提高礦山行業(yè)的產(chǎn)能，保證礦山行業(yè)安全生產(chǎn)都起到了非常積極的作用。

更為重要的是，礦井提升絞車設(shè)備屬于礦山大型設(shè)備，其能耗占整個礦山生產(chǎn)總能耗比重大，變頻回饋電控系統(tǒng)相比繞線式電機轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速系統(tǒng)，能夠大大的節(jié)約電能，真正的為礦山行業(yè)的生產(chǎn)降低成本，產(chǎn)生經(jīng)濟效益。

審核編輯：劉清