摘要：礦井提升機是地下礦山運輸?shù)闹饕O(shè)備，它是用一定的裝備沿井筒運出礦石、廢石、升降人員及材料、設(shè)備等運輸環(huán)節(jié)。對礦井提升機電氣傳動系統(tǒng)的要求是:有良好的調(diào)速性能，調(diào)速精度高，四象限運行，能快速進行正、反轉(zhuǎn)運行，動態(tài)響應速度快，有準確的制動和定位功能，可靠性要求高等。本文就如何選擇變頻器對礦井提升調(diào)速系統(tǒng)提出一些改造進行了分析，具有一定借鑒意義。

    關(guān)鍵詞：提升系統(tǒng)  變頻調(diào)速  可靠性

    1 現(xiàn)狀分析

    目前，我國地下礦井提升機的電氣傳動系統(tǒng)主要有:對于大型礦井提升機，主要采用直流傳動系統(tǒng)，有采用直流電動機-直流發(fā)電機系統(tǒng)和晶閘管變流器-直流電動機系統(tǒng);這兩種系統(tǒng)都存在著直流電動機固有的缺點，如效率不高，維修工作量較大等。交流系統(tǒng)受當時國內(nèi)提升控制設(shè)計理念和技術(shù)設(shè)備的局限，采用了大量繼電器節(jié)點邏輯控制，保護部分，采用離元器件組成的模擬板件，系統(tǒng)經(jīng)過長時間運行，產(chǎn)生了元器件及部分線路的老化控制板件出現(xiàn)性能不穩(wěn)定，不但影響了正常生產(chǎn)，而且存在突發(fā)事故的重大隱患。

    礦用提升機普遍使用交流繞線式電動機轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速控制系統(tǒng)，提升機在減速和爬行階段的速度控制性能較差，特別在負載變動時很難實現(xiàn)恒減速控制，經(jīng)常會造成過放和過卷事故。提升機頻繁的起動和制動工作過程會使轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速產(chǎn)生相當嚴重的能耗，且轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速控制電路復雜。這種轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速屬于有級調(diào)速，低速轉(zhuǎn)矩小，轉(zhuǎn)差功率大，起動電流和換檔電流沖擊大；中高速運行振動大，制動不安全，對再生能量處理不力。斜井提升機運行中調(diào)速不連續(xù)，容易掉道，接觸器、電阻器、繞線電動機電刷等容易損壞，故障率高，影響生產(chǎn)效益，特別是在煤礦生產(chǎn)中不能實現(xiàn)防爆要求。

    對于中、小型提升機，多采用交流電氣傳動系統(tǒng)。交流繞線式電動機，使用電機轉(zhuǎn)子切換電阻調(diào)速，這種電氣傳動系統(tǒng)雖然設(shè)備簡單，但它是有級調(diào)速，調(diào)速性能差，效率低，大量的電能消耗在電動機轉(zhuǎn)子電阻上，而且可靠性也很差。

    2 系統(tǒng)改造

    變頻器的調(diào)速控制可以實現(xiàn)提升機的恒加速和恒減速控制，能很好地防止提升機過卷和過放事故發(fā)生。變頻器的調(diào)速還可以實現(xiàn)電動機的軟起動，節(jié)省了轉(zhuǎn)子串電阻造成的能耗，具有十分明顯的節(jié)能效果。變頻器調(diào)速控制電路簡單，克服了接觸器、電阻器、繞線電動機電刷等容易損壞的缺點，降低了故障和事故的發(fā)生。交頻器靈活的調(diào)速控制便于實現(xiàn)提升機的多段速控制，能防止叉道和彎道脫軌事故。

    變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。它的主電路大都采用交—直—交電路。先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制4個部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲能和緩沖無功功率。

    從理論上我們可知，電機的轉(zhuǎn)速n與f供電頻率有以下關(guān)系：
    n=（1-s）
    其中： q ——電機極數(shù)  s——轉(zhuǎn)差率
    由式可知，轉(zhuǎn)速n與f頻率成正比，如果不改變電動機的極數(shù)，只要改變頻率f即可改變電動機的轉(zhuǎn)速，當頻率f在0～50Hz的范圍內(nèi)變化時，電動機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。變頻器就是通過改變電動機電源頻率實現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的，是一種理想的高效率、高性能的調(diào)速手段。

    3 采用變頻調(diào)速后可取得的效果

    3.1 高效節(jié)能 采用變頻調(diào)速后，啟動為軟啟動，負荷控制器根據(jù)負荷大小的變化，自動調(diào)整皮帶機的轉(zhuǎn)速，節(jié)省了大量的電能。據(jù)統(tǒng)計總節(jié)電率可達40-70%,幾個月內(nèi)即可收回投資。

    采用變頻調(diào)速，主電機轉(zhuǎn)速下降，軸功率將下降很多，故節(jié)能潛力相當巨大。變頻器的節(jié)能效果十分顯著，特別是調(diào)節(jié)范圍大，通過實際應用能直觀地看出在流量變化時只要對轉(zhuǎn)速（頻率）作改變就會使軸功率更大程度上的改變。

    3.2 內(nèi)置軟啟動、延長設(shè)備使用壽命 采用變頻調(diào)速后，變頻器內(nèi)置起停軟啟動，可以從低頻時開始緩慢地加速、減少了沖擊，無驟停驟開現(xiàn)象。同時，避免了啟動時對電機的沖擊，可延長電機、設(shè)備的使用壽命。

    3.3 遠距離控制 變頻調(diào)速系統(tǒng)可以在1：10甚或1：20的廣泛范圍內(nèi)進行調(diào)速并且可以方便的進行遠距離控制，容易得到符合工程要求的最佳速度。如使用矢量法控制方式，調(diào)速比可達1：100（有速度反饋時達1：1000）。此外，和同步控制器等附件配合，可實現(xiàn)比例控制和同步控制等，使設(shè)備具有自動化、省力化等高檔次功能。

    3.4 升速容易 只要增加電動機的電壓頻率，就可以使設(shè)備升速，電動機的容量有一定的余量時，原有設(shè)備的負載能力可簡單地提高10-20%，而且不必改變傳動比。在50Hz和60HZ工頻區(qū)，轉(zhuǎn)速和電源頻率無關(guān)只取決于變頻器的輸出頻率，從而容易實現(xiàn)機械的標準化。

   3.5 操作簡單 變頻器功能參數(shù)設(shè)置方便快捷，不易出錯，并可保存多套參數(shù)設(shè)置，根據(jù)不同的工況進行設(shè)置；能記錄變頻器每一次的操作及故障；定時記錄運行參數(shù)，并可查閱打印記錄報表，實時查看變頻器的輸入輸出波形。

    4 選擇變頻器應注意的事項

    變頻器，特別是高壓變頻器價格昂貴，如選擇不當，達不到節(jié)電和提高生產(chǎn)效率的目的，以致造成浪費和不必要的麻煩和損失。

    通常最低轉(zhuǎn)速不少于額定轉(zhuǎn)速的50%，一般調(diào)速范圍在100%~70%之間為宜，因為當轉(zhuǎn)速低于額定轉(zhuǎn)速的40%~50%時，電機本身的效率明顯下降，是不經(jīng)濟的;調(diào)速范圍確定時，應注意避開機組的機械臨界共振轉(zhuǎn)速，否則調(diào)速至該諧振頻率時，將可能損壞機組。
    可行性分析：在選擇要進行的變頻調(diào)速的設(shè)備對象以后，應從提高效率或提高產(chǎn)品質(zhì)量的需要情況，從節(jié)約電能的情況進行分析、計算，并與變頻器的投資進行比較，計算出變頻器的投資回收期。一般來說，如能從節(jié)約的電費或從提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高效率等方面所得的收益中，在兩年內(nèi)償還變頻器的投資，都應認為是可行的。同時還應分析外部條件是否滿足變頻器的使用要求。

    可靠性分析：變頻器的可靠性如何，直接決定了變頻器能否成功地應用于生產(chǎn)，這是選擇哪種變頻器的首要條件。有的礦所購買的變頻器可靠性不高，加之自身的維修技術(shù)力量不強，變頻器出了故障，只好停用，甚至棄用。造成損失，同時也為變頻器的繼續(xù)推廣應用帶來負面影響。

    5 結(jié)束語

    我國是世界上的產(chǎn)煤大國，又是能源貧乏的國家之一，而且也是噸煤電耗比較高的國家。我們要創(chuàng)造出一條以低能耗實現(xiàn)現(xiàn)代化的新路,節(jié)能降耗是明智之舉。變頻調(diào)速是近年來發(fā)展起來的一門新興的自動控制技術(shù)，它利用改變被控對象的電源頻率，成功實現(xiàn)了交流電動機大范圍的無級平滑調(diào)速。在運行過程中能隨時根據(jù)電動機的負載情況，使電機始終處于最佳運行狀態(tài)，在整個調(diào)速范圍內(nèi)均有很高的效率，節(jié)能效果明顯，經(jīng)測算節(jié)能30%以上、取得了很好的經(jīng)濟效益。采用變頻器調(diào)速控制便于實現(xiàn)提升機的多段速控制，系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和安全性得到大大的提高，減少了運行故障和停工工時，節(jié)省了人力和物力，提高了運煤能力，間接的經(jīng)濟效益也很可觀。?因此，變頻器在提升機調(diào)速系統(tǒng)中的應用有十分廣闊的前景．應用礦用提升機專用變頻器對提升機原有控制系統(tǒng)進行改造，已勢在必行。

參考文獻：

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