關于四象限變頻調速電控系統在礦井提升絞車電控中的應用

羅洪清（川煤集團鼎能公司川南建工，四川宜賓644500）

關于四象限變頻調速電控系統在礦井提升絞車電控中的應用

羅洪清
（川煤集團鼎能公司川南建工，四川宜賓644500）

摘要：采用四象限變頻調速電控系統改造礦井提升絞車電控中的電控裝置，實現了提升絞車變頻調速具有調速范圍大，調速平滑性好，控制精度高，響應速度快，并對經濟技術進行了比較。煤礦企業礦用提升絞車十分普遍，變頻器在礦井提升絞車調速上的應用應當具有十分廣闊的前景。

關鍵詞：礦井提升絞車;變頻調速電控系統;應用

1引言

隨著經濟的發展，工礦企業的自動化技術水平在不斷地提高，芙蓉集團紅衛煤業有限公司是一個年產30萬噸的煤與瓦斯突出礦井。安裝在井下的提升絞車是原重慶礦山機械廠生產的GKT1.6×1.5-20型絞車，其電控部分屬于非防爆設備，屬于2007年川煤集團控制的重大隱患，為了整治隱患，公司決定對該絞車的電控部分進行了改造，將原金屬電阻啟動的非防爆電控系統改造為隔爆兼本質安全型四象限變頻調速PLC控制的電控系統。該電控系統自2008年元月2日投入使用以來，運行可靠，故障率低，其不僅技術先進，而且運行經濟效果良好。

2變頻調速原理簡介

變頻的同時也必須變壓，即V/f恒定控制，它適用于水泵、風機類的輕負載情形。矢量控制方式適用于礦井斜坡提升機類重負荷和恒轉距工況的情形。

3變頻調速系統的構成及功能組成

四象限變頻調速絞車電控系統是采用其調速裝置的拖動系統和雙PLC控制系統及傳感器構成。

3.1傳動系統

（1）防爆輸入電抗器箱

防爆輸入電抗器箱主要功能是濾除高次諧波，減小對電網的污染；溫升低、漏電流小；能夠改善輸入電流波形和平衡度，提高系統功率因數。??（2）隔爆四象限變頻調速裝置

QJR型隔爆兼本安智能全數字四象限變頻調速是采用交—直—交無速度傳感器矢量控制技術。它以傳感器矢量控制技術為核心，具有調速范圍大，調速平滑性好，控制精度高，響應速度快等優點；在低頻運行時，有自動轉矩提升功能。絞車負力運行時，系統能自動轉入發電反饋制動狀態，使制動更平穩，操作更簡單，大大提高了安全可靠性能，也節省了大量的電能。

3.2控制系統

（1）PLC可編程控制箱

它采用了雙套PLC控制和雙重軟硬保護結合的過程控制系統。構成“雙線制”控制與保護。

（2）PLC1的主要功能有：

?1）完成提升機運行方式的控制，包括自動、手動、檢修等；

?2）完成提升機邏輯運算與中間閉鎖；

?3）完成提升機傳動系統的運行控制與速度給定；

?4）完成各種故障、報警、保護功能，實現多重軟硬件保護；

?5）完成軸編碼器之間的相互監控與開路保護；

?6）形成軟硬件相互冗余，相互閉鎖；

?7）實現提升幾套制動系統的控制；

（3）PLC2的主要功能有：

?1）完成速度給定和位置控制；

?2）自動生成位置—速度包絡曲線圖；

?3）與PLC1位置比較，偏差過大報警；

?4）形成軟件安全電路，相互冗余，相互閉鎖；

5）當PLC1出現故障時，能獨立完成有關提升控制；

PLC是以微處理機為主體，用作數字控制的工業控制裝置，通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程它具有形象直觀的梯形圖編程語言。

4經濟技術比較

通過非防爆改造后，與原轉子串金屬電阻調速進行效能比較如下幾點：

4.1整個系統投入的費用

原轉子串金屬電阻調速系統總費用比全數字四象限變頻防爆絞車控制系統所投入的總費用低30%。

4.2技術性能比較

全數字四象限變頻防爆絞車控制系統屬無極調速、閉環控制、調速范圍大、精度高、爬行速度易控制；雙線制保護，節能性、安全性好，易操作。而轉子串金屬電阻調速系統屬則與之完全相反。

4.3節能性能比較

如提升機每天按80%的運轉率來計算，一天運轉20小時左右，那么，年節約電費約為31.35萬元。可節能40%左右。

4.4節省維修費用

據統計，轉子串金屬電阻調速系統的月檢修費用比全數字四象限變頻防爆絞車控制系統的月檢修費用能夠節省2.64萬元。

4.5人工工時的比較

全數字四象限變頻防爆絞車控制系統每月只需10個工日對其維護和檢修，按50元/個工計算，年節約費用為12000元。

4.6設備的高可靠性

全數字四象限變頻防爆絞車控制系統采用的是PLC程序語言控制，實現了無接觸控制極其完備的監測監控，保護十分完善，其可靠性高達99%，只要設備初期運行正常，一般情況下，幾乎不出故障，該絞車運行近兩年來，只出現過三次故障，是因為散熱能力和散熱方式不完善而致；而轉子串金屬電阻調速系統由于是采用接觸器控制，接觸器在其機械運動中容易磨損，其保護不完備，故障率相當高，據不完全統計，該絞車運行平均每都要出現10次以上的故障。

4.7實現了軟起動無極調速

全數字四象限變頻防爆絞車控制系統起動十分平穩，起動時的轉矩就能達到額定轉矩的1.5倍，為無極調速，提升力的增加及速度的變化是平滑的，無突變，故起鉤時礦車幾乎無下道，對電機亦無電器沖擊；而轉子串金屬電阻調速系統由于起動時轉子的電阻在切換時，速度發生突變，電機電流突變，對電機的沖擊大，斜坡上串車所受的提升力發生突變，串車容易側翻下道，造成運輸事故。

5總結

隨著電力電子技術的發展和和變頻技術的成熟，變頻調速系統的應用越來越廣泛，因為它從根本上解決了原有的防爆電阻調速控制系統所存在的弊端，使井下防爆絞車電控系統邁上了一個新的臺階。

作者簡介：羅洪清（1965-），男，四川長寧人，本科，機電工程師，副總工程師。