王运力
山东里能鲁西矿业有限公司 山东省济宁市272000
摘要：变频器在矿井提升机调速系统中的应用可以很好的解决调速和启动等问题，克服了转子串电阻调速系统的控制电路复杂、破损率高等缺点，有十分明显的节能效果，具有很好的应用和推广价值。
关键词：矿井提升机 ；变频器；变频调速；节能
随着电力电子技术和微电子技术的飞速发展，变频器的性能也有极大提高。变频调速在风机和泵类负载上的节能效果显著，并且具有无冲击启动和软停机的优良控制特性，因此变频器首先在冶金、电力、石化、民用建筑等方面的风机、水泵控制领域得到了广泛应用。煤矿生产具有的特殊环境条件，在安全上有其特殊要求；因此变频器在煤矿的应用起步较晚，目前符合煤矿安全生产要求的隔爆型变频器产品还比较少。
1、矿井提升概述
矿井提升机是在繁重而又复杂的条件下进行工作的设备，因此要求提升机的拖动装置能适应频繁启动、停止、调速及换相，并能实现重载启动。在保证
提升设备的安全可靠的情况下，按照设计的提升速度图工作。矿井提升系统有竖井提升系统和斜井提升系统之分。竖井提升系统提升能力大、荷载重，一般选用大功率电动机。斜井提升系统应用在中小型矿井，当配用功率220 kW以上时，选用6 kV，YR型高压电动机；当配用功率200 kW以下时，选用380V(660 V)，YR型低压电动机。
2、提升机变频调速系统
提升机变频调速系统主要由变频器 ，行程控制操作控制；能耗制动和抱闸制动等组成，变频器主要对提升机的升降实现变频调速等；行程控制主要对提升机的变速，停车和制动等进行精确的行程控制；操作控制主要完成提升机的提升启动，下降启动，故障复位及紧急制动等操作控制，能耗制动和抱闸制动主要实现提升机停车控制。
2.1 提升机变频器的容量选择。电动机的额定值选定后，应选择相应的变频器容量。为了充分发挥电动机的负载能力，提高起重设备的安全性能，采用专用提升机变频器进行控制。变频器使电动机系统具有2倍的过载能力(200％，1min)。由于普遍变频器的过载能力—般为 150％，1min，瞬态过载力矩只能达到 150%~180％，因此必须提高所适配的变频容量,以便提高变频器与电动机的低速力矩和瞬时200％-300％ 的力矩。因此,只要把变频器的容量提高20%左右，即可使变频器电动机的瞬时过载能力提高到20~24倍,过载保护仍按电机容量设定就能满足要求。因此应选择变频器额定容量为电动机额定容量的 120％以上，把变频器的容量提高一个等级。
2.2 提升机变频调速。变频凋速在提升机系统的应用中,变频器主要进行恒加速变频调速启动，恒减速变调速停车及行程变频调速运行等变频调速。变频调速改变电动机输入电源的频率来调节电机转速的，因此调速范围很宽,—般变频器基本上都可以达到0~400H z,频率调节精度—般为0.01Hz，可以很好的满足提升机的恒加速和恒减速无级调速的要求,所以,采用变频调速器后,电机可以实现真正意义上的软启动和平滑调速。变频器调速有别于转子串电阻调速，降低了转差率,提高了电路的功率因数,可以恒转矩输出,输出功率随转速变化,因此具有很好的节电效果。另—方面,变频器还可通过软件,很方便地改变输出转矩和加减时间、目标频率、上下限频率等。变频器还具有强大的兼容功能，并根据使用要求进行功能组合、参数没置(修改)和动态凋速。变频器也可以通过端子排控制,对行程进行多段速度控制。变频器恒加速和恒减速调速过程可以灵活的调节,这种调速方式对防止提升机的过卷,过放,脱轨等都是十分有利的。
2.3提升行程控制。
行程控制分为2个过程,—个为正向提升行程,另—个为反向下降行程,行程控制主要将提升机的升降过程划分成不同的行程区间,根据每—行程区间的实际隋况,可以用不同的变频调速控制提升机的升降速度,行程控制不仅控制提升机整个提升行程过程的变频调速,而且控制提升机的停车和制动过程。行程控制很好的防止提升机过卷,过放,脱轨和翻车等事故发生，特别适合具有弯道和叉道的特殊斜井。行程控制是根据提升机的升降位置(行程区间)实施控制,行程控制器将行程位置转换成开关信号,通过变频器的控制端子进行多段速变频控制,停车控制和制动控制等。
2.4提升机制动控制。提升机的安全使用必须要有良好的制动和制动控制系统，制动—般采取能耗制动和抱闸制动相结合。能耗制动主要利用提升机的惯性在减速和下降行程所产生的再生能量进行制动，变频器使用能耗单元实现能耗制动,这是一种软制动形式，能很好的防止机械冲击和快速下滑。为了防止滑车等事故,使用爆闸对提升机实施抱死制动—般在停车时使用,当运行到停车位时,行程控制器对变频器发出停车信号,同时,对抱闸制动器发出爆闸控制信号,实施抱闸制动，当发生脱轨等事故时,操作控制实行紧急抱闸制动。
2.5 提升机操作控制。操作控制主要执行提升启动,下降启动和紧急抱闸制动等控制,“提升启动”操作控制变频器正转运行,提升过程由行程控制器的提升行程控制完成。“下降启动”操作控制变频器反转,下降过程由行程控制器的下降形成控制完成“紧急制动”操作主要控制异常时的变频器停止和抱闸制动。
2.6调速控制方法。采用变频调速控制的提升机械仍可使用专统的速度控制方法，矿井提升的组度控制,仍可使用传统的凸轮控制器,不同的档位给出了上升或下降方向指令和多级速度指令,输入到变频器的控制端,实现方向控制和调速。现在已经有提升变频专用控制器推出,应用它可以简化控制系统设计,减少故障点。
3、变频调速电控技术实际应用评估
(1)巨大的节能潜力
矿井提升机是矿山生产耗能量最大的设备,有着20％~40％的年电量消耗比例,通过运用变频调速电控技术的矿井提升机省去了耗能大的调速电阻,也不需要时间继电器以及交流接触器。根据不完全统计节省的电量的资金就可抵消安全设备的花费。
（2）节约设备的维护和管理费用
①变频调速电控技术的矿井提升机,让人工维护的成本和时间大大减少．也就是说,不仅节约了人工成本,而且提高了劳动生产率。
②电气设备柜中由接触器、控制电阻的传统交流绕线式电子转子串电阻的调速方式,其损坏频繁,采用变频调速技术之后,其使用时间延长。节约了更换设备的费用。
③变频调速真正的实现了软启动,软停车,减少了运行过程中的机械磨损。相应的变速箱里面的齿轮及其他的机械零件，损耗率均降低,降低了维护成本。
4、结语
现今矿井提升机采用的交流绕线式电机串电阻调速存在多方面的缺陷。不仅调速性能差，而且能耗以及故障率高,监测环节薄弱,所以分析了变频调速电控技术应用于矿井提升机中优势和经济效益,最后指出,变频调速技术是未来矿井提升机发展的方向。
参考文献：
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