變頻器在裕泰煤礦提升機中的應用

趙振華

摘 要：本文從裕泰煤礦的實際生產情況為例，介紹了變頻器在提升機中的應用，實現了提升機的無級調速，減少了耗能高、電流沖擊大等不足的地方，裕泰礦提升系統的安全及可靠性能大大提高了。

關鍵詞：礦井提升機;變頻器;裕泰煤礦

1 前言

裕泰煤礦主井為斜井，坡度25度，主井巷道全長930m，提升系統機房距井口40m左右，提升機為JK-3×2.2型號的單滾筒纏繞式絞車，滾筒直徑3m，滾筒寬帶2.2m，鋼絲繩全長1050m，最大靜張力130kN，電機型號：YBKK500-12，功率250kW。提升機電力傳動的特性的復雜主要表現為常態帶負荷運轉，在這種情況下電動、制動來回頻繁的屬于轉換的狀態中，即是電動機頻繁正反向。一般情況下，提升設備是非連續運行的，即需要經常起動、停車、反向運行，要保證其能以比較高的速度安全的往返運行，要求提升系統的控制性能好，應有較高的調速性能和位置控制。

2 提升機的組成及分類

2.1 提升機的組成

提升機是提升機械的設備（一種大型），是由電機帶動其運行的，通過帶動鋼絲繩從而間接帶動井筒中的容器能上下升降，進而完成礦井的輸送任務。裕泰煤礦提升系統主要由電機、制動系統、減速器、滾筒、深度指示系統、液壓站系統與電控系統等組成，采用交流異步電動機驅動。

2.2 提升機的分類

提升機按結構和傳動方式可以分為：纏繞式和摩擦式。纏繞式的主要工作機械是滾筒，有單滾筒、雙滾筒，圓柱形和圓錐形滾筒之分。目前均為圓柱形。用一根鋼絲繩，連接一個容器的是單筒。雙筒具有兩個容器（每個卷筒各配一根鋼絲繩將其連接），其中一個容器運轉時上升，則另一個容器運轉時必處于下降狀態。摩擦式提升機主要是多繩滾筒式。裕泰煤礦由于礦井能力較小，生產服務年限也較短，提升系統運輸任務不重，動力負荷較小，所以提升系統采用單繩纏繞式提升機就能滿足生產要求。

3 變頻器的工作原理

裕泰煤礦提升機變頻器型號為6SE7036-5WK60型西門子變頻器?，F如今，我們大范圍使用的變頻器分兩步走：第一步把工頻交流電源轉換成直流電源這個過程需要整流器的幫助;第二步將直流電源轉換成可以供給電動機的交流電源（頻率、電壓均可控制）。將這種方式稱為交—直—交（VVVF變頻或矢量控制變頻）。變頻器的電路包括四部分：①整流，三相橋式不可控整流器;②中間直流環節，濾波、直流儲能和緩沖無功功率;③逆變，輸出為PWM波形的IGBT三相橋式逆變器;④控制。

4 提升機使用變頻器調速后取得的效果

變頻調速應用于裕泰煤礦提升機后取得的效果：①不但可以平滑的調速，重要的是調速范圍變大。變頻器的輸出頻率可以通過控制器的控制實現連續的調節，達到無級調速的功能，促使電動機的起動電流不是很大，動力負荷同樣很小，調速顯得平滑而且感覺不到沖擊;②調速的精度相當高：在自然特性狀態上電動機運轉時的外特性表現比較硬，負載變化受到轉速的影像較小;③品質（動態）好：提升機的起動比較快，制動時間也很短，反轉和調速過程所需要的時間也是達到了消耗最少;④易實現電動機的換向，一旦頻率為零后就能反向開車，反轉通過改變相序而實現，這一過程利用控制器，綜述可實現平滑的過渡于四象限內;⑤特別省電：采用變頻調速后，啟動為軟啟動，以負荷大小數值的變化作為依據，使用負荷控制器自動調整皮帶機的轉速，達到省電的目的;⑥不但可以方便快捷的設置變頻器的功能參數，最主要的是還可以對多套參數設置進行保存，以后在使用過程中可以根據不同的工況進行設置;甚至還能做到對變頻器每一次的操作及故障進行記錄;對于運行參數可以做到定時記錄，還能對記錄報表隨時進行查閱和打印，還可以對變頻器的輸入輸出波形進行不限時的查看分析。

5 選擇變頻器應注意的事項

選型（變頻器）的基本原則：額定容量（變頻器）選擇依賴于額定電流（電動機）和負載特性曲線（電動機），即變頻器的容量選擇必須保證額定電流在數值上變頻器的要大于該電動機的，或者換一種說法就是所適配（變頻器）的電動機功率大于該電動機的功率。依據上訴原則在考慮到電動機性能上的差異即機械負載的波動，變頻容量取電動機容量的1～2倍。另外，轉速的最低值不少于額定轉速的50%，一般調速范圍在70%～100%之間為宜，因為一旦當轉速低于額定轉速的40%～50%時，電機本身的效率明顯下降，是不經濟的;調速范圍確定時，需要避開機組的機械臨界共振轉速，若調速至該諧振頻率時，將可能損壞機組。

根據以上原則，裕泰煤礦提升機變頻器采用6SE7036-5WK60型西門子變頻器。該型號變頻器具有豐富的通訊接口和軟硬件選件功能，能夠自動識別電機參數，達到最佳控制性能。

6 結束語

裕泰煤礦提升機電氣系統使用了變頻器后，不但能軟起動、軟停車，還能對機械沖擊起到減小的作用，這樣運行可靠而且平穩;實現了絞車的調速、換向、能量回饋制動等功能，節能效果很明顯。提高了礦井的生產效率，還增加了礦井的經濟效益。

參考文獻：

[1]羅浩.變頻調速控制技術在礦井提升機中的應用，管理學家，2010.