摘要：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(jī)進(jìn)行上的應(yīng)用，長策銀礦礦井提升機(jī)原系統(tǒng)采用繞線式異步電機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻的調(diào)速方式，采用C500變頻器對其進(jìn)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。

　　關(guān)鍵詞：C500變頻器 繞線式異步電機(jī) 礦井絞車

　　一、引言

　　礦井提升機(jī)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(jī)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(jī)機(jī)作為礦山的一種重要設(shè)備，其運(yùn)行的可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)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(jī)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(jī)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(jī)成了能量的接受者，故屬于動力負(fù)載。

　　2、礦井絞車電機(jī)對驅(qū)動器的要求

　　①啟動轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速特性好;

　?、谶^載能力強(qiáng);

　?、鄣皖l時能輸出較大轉(zhuǎn)矩，懸掛時不能溜車;

　?、芟路艜r，電機(jī)有較大再生能量產(chǎn)生，要求能夠合理處理電機(jī)再生能量。

　　3、礦井絞車傳統(tǒng)控制系統(tǒng)缺點(diǎn)

　?、倌芎拇?/p>

　　礦井絞車傳統(tǒng)調(diào)速方式為繞線式電機(jī)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(fèi)，從節(jié)能和經(jīng)濟(jì)兩方面來講，都不可取。

　?、谡{(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(shí)現(xiàn)的。最重要的是轉(zhuǎn)速越低，電機(jī)的機(jī)械特性越軟，輸出轉(zhuǎn)矩越小。且有級調(diào)速對電機(jī)和機(jī)械設(shè)備的沖擊大，設(shè)備運(yùn)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(jì)損失大。

　?、巯到y(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(diǎn)的燒結(jié)和線圈燒毀。

　　(2)保護(hù)措施不完善，易發(fā)生電動機(jī)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。

　?、芫S護(hù)成本高

　　(1)接觸器、繞線式電機(jī)轉(zhuǎn)子電刷、滑環(huán)經(jīng)常需要維護(hù)、更換，費(fèi)用較大。

　　(2)減速機(jī)、制動器受沖擊大，經(jīng)常需要維護(hù)。

　　(3)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方式本身的特點(diǎn)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(jī)、維修狀態(tài))、維護(hù)工作量大、使用維修成本上升。

　　4、礦井提升機(jī)使用C500變頻器的優(yōu)勢

　?、僮冾l器調(diào)速性能好，啟動轉(zhuǎn)矩大，機(jī)械特性硬、定位準(zhǔn)確。

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

　?、凼褂米冾l器后，無需再使用接觸器，同時繞線式電機(jī)也可以更改為鼠籠式電機(jī)使用，無需對電刷和滑環(huán)進(jìn)行維護(hù)

　?、茏冾l器運(yùn)行效率高，對電機(jī)和系統(tǒng)具有完善的保護(hù)、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(jī)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(jī)構(gòu)電機(jī)進(jìn)行無級調(diào)速，大大提升了提升機(jī)構(gòu)的控制性能，而且減小了對電機(jī)和機(jī)械部分的巨大沖擊。同時，能量回饋將提升電機(jī)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(jī)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(yàn)合格。

　　3、提升機(jī)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(hù)功能，最大限度的保護(hù)礦井絞車的提升機(jī)構(gòu)。

　　4、系統(tǒng)采用變頻器驅(qū)動提升機(jī)構(gòu)電機(jī)，當(dāng)電機(jī)拖動位能性負(fù)載下放時，電動機(jī)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(yùn)行。

　　系統(tǒng)原理示意圖如下：

　　4、系統(tǒng)調(diào)試

　?、?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(jìn)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(jī)與減速機(jī)脫開，變頻器采用V/F控制方式空載運(yùn)行，拖動電機(jī)，確保電機(jī)運(yùn)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(jī)與減速機(jī)脫開，變頻器采用無PG矢量控制方式，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)型自學(xué)習(xí)，獲得電機(jī)參數(shù)。然后采用無PG矢量控制方式空載運(yùn)行，拖動電機(jī)，并調(diào)整相應(yīng)參數(shù)保證電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，變頻器輸出電壓、電流正常。

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

　　d 變頻器部分參數(shù)設(shè)置　

　?、?能量回饋裝置調(diào)試。

　　進(jìn)行礦井絞車空載下放和重載下放試驗(yàn)，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。

　?、?系統(tǒng)整體調(diào)試運(yùn)行。

　　整個系統(tǒng)進(jìn)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(yùn)行正常。并進(jìn)行工、變頻切換試驗(yàn)，保證切換正常，工頻運(yùn)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(shí)際運(yùn)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(yùn)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(jī)構(gòu)下放時，將電機(jī)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?？蛻魧PC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(shí)際的計(jì)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(jī)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(jī)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(jì)效益。