浅析矿用提升机变频调速系统
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变频调速控制技术在矿业提升机中的应用□ 罗 丹 大同煤矿集团忻州窑矿机电科 山西大同 0370211 矿业提升机变频调速控制技术的概述矿井提升机主要是在矿井内完成矿石、人员、材料、废料及设备的运输,由于运输物的特殊性以及矿井内环境的恶劣性,所以对提升机的精确度、调速性能、制动方位以及运行的转向有着严格的要求。
传统提升机调速的技术所需要的设备体积较大,并且投入资金和能耗量较大,并且在使用过程中,传统调速技术的运行状态较为不稳定,容易引起调控设备故障,严重影响提升机的使用寿命。
变频调控技术采用了智能化和数字化的系统,利用电动机输入频率来改善电机的转动速度,从而提高提升机的调节精度和调速的范围。
变频调控技术优化了提升机的性能,减少了能耗,实现了低碳生产的方式,同时变频调速技术也可以增强矿井生产的安全性,减少矿井运输过程中事故发生的概率。
目前变频调速技术由于其电路简单、操作灵活放便、安全性能高、经济效益好等特点,在矿井生产中已经被广泛的应用。
2 矿井提升机变频调速控制技术的原理2.1 变频调速设计基本原理依据元提升机的转速计算公式对变频调速的同步转速n1、定子电源频率∫1、磁极对数p等提升机是矿业企业生产过程中必不可少的设备,但是随着经济的发展和科技的进步,传统提升机调速技术的弊端不断暴露,变频调速控制技术已经被矿业企业广泛的应用,变频调速技术不仅可以提升矿井的生产效率,也提高了提升机的使用寿命。
本文介绍了矿业提升机变频调速控制技术的概述和相关原理,也分析了变频调速控制技术在应用的要点,对变频调速控制系统在提升机中的应用情况进行了详细的阐述。
进行分析计算,其公式为n1=60∫1p,由于异步转速n与同步转速n1存在等量关系等式,因此:n=n1(1-s)=60∫1(1-s)/p。
通过公式运用对比分析的方法,分析异步电机转速的实施效果,来确定最有效率的异步电机速率。
变频调控的相关标准是通过三相交流电机中的频率、电子、电机转速的模式的变更所确定,从而不断的提升电源频率对电机转速操作的影响,确定提升机综合调速控制模式的最佳标准。
矿井提升机变频调速系统的研究的开题报告一、选题背景及意义矿井提升机是煤矿井下的重要设备之一,用于将煤炭等物资从井下运输到地面。
其作业环境复杂,操作条件恶劣,具有较高的安全风险。
提升机传统的电气控制系统具有操作复杂、维护难度大等缺点,不利于提升机的安全可靠运行。
采用变频调速技术改进提升机控制系统,能够提高提升机的稳定性和控制精度,降低机械损耗和能源消耗,提高生产效率,提高工作环境的安全性,因此矿井提升机变频调速系统的研究具有重要意义。
二、研究内容和目标本课题主要研究煤矿井下提升机控制系统中的变频调速技术,包括研究变频器的原理、结构和工作方式,探讨变频调速系统的选型、调试和应用,以及研究提升机变频调速系统与其他设备联动的控制策略,建立完整的变频调速控制系统。
并在实际应用中进行检验和优化,以达到提升机平稳运行、能效提高和提高提升机的安全性的目标。
三、研究方法和技术路线本研究的技术路线主要包括理论研究、实验研究和计算机模拟研究。
具体包括以下几个方面:1)分析矿井提升机控制系统的工作原理和传统电气控制的不足之处;2)了解变频调速技术的基本原理、组成结构和工作方式;3)通过实验对比测试不同负载下传统电气控制系统和变频调速系统的运行稳定性和能效;4)基于MATLAB/Simulink 平台进行计算机模拟分析,对比和验证实验和实际运行的结果。
四、预期成果及应用价值本研究的预期成果包括:1)研究并建立了研究煤矿井下提升机变频调速系统的理论模型,设计出适合煤矿提升机变频调速系统的控制策略;2)设计、建立并应用数学模型及相关先进算法,使煤矿井下提升机变频调速控制系统性能指标得到提升;3)通过实验测试和模拟分析,验证研究成果的正确性,提高提升机的运行效率、稳定性和工作安全性。
本研究结果的应用价值主要体现在提升机的性能优化和能效提升,对于促进煤矿安全高效生产和节能降耗具有重要意义,同时对其他领域亦具有推广应用价值。
74 /矿业装备 MINING EQUIPMENT变频调速技术在矿井提升机中的应用□ 乔志军 阳煤集团有限责任公司三矿矿业生产中,提升机作为提升系统的主要设备,是主要的耗能部分,其设备的运行稳定直接能影响生产效率。
随着矿山生产自动化程度的不断提高,对矿井提升机的速动控制和启动制动要求也随之提高。
为了解决这个问题,针对传统提升机电气控制系统存在的不足之处,结合矿山特殊工作环境对提升系统的要求,利用PLC 对提升系统进行升级改造,通过调节电机的输出功率对速度进行稳定控制,提高了在提升系统运行的的稳定性。
传统提升机电气控制系统的局限传统的提升机电气控制系统由电源供电回路、保护回路、信号回路、制动停车回路、自动与手动回路、自锁及闭锁回路组成。
国内一部分矿用提升机的电气控制系统的蓝本来自前苏联的产品,自动化程度低。
虽然采用了上世纪80年代比较成熟的继电保护技术,但是在实际生产运行中,仍然存在着能耗大、效率低、故障易发等缺点。
传统的提升机电气控制系统有以下几大问题亟待解决。
能源利用效率低下。
电机转子电路调速采用交流接触器开关串联电阻的方式,由于运行时间长,频繁动作,接触器耗损严重,老化剧烈,振动和噪音大、故障易发,日常维护量大。
转差电阻消耗大量电能,导致严重的能源浪费。
电气制动保护在实际使用时利用较少,提升系统的这项重要功能形同虚设。
电气制动保护采用三相半控桥式整流输出电路,其触发电路由磁放大器、电阻和其他电子元件共同组成。
组成电气制动保护系统的各个元件件之间存在着较大的电气参数差异,因而相容性较差,同时由于接触点较多,导致维修工作复杂,故障不易检查。
由于缺少缓冲机制,实际使用中的提升机承受着较大的冲击载荷,提升系统的速度调节能力较差,易产生较大损耗。
安全隐患突出。
传统的提升机系统保护系统的单一,完全依靠操作司机控制操作闸来控制提升速度,这要求操作司机的精力高度集中。
长时间的高强度用脑,极易导致大脑的疲劳,从而反应速度下降,易发生安全事故。
浅析矿井提升机变频调速控制策略发布时间:2021-07-01T15:52:48.947Z 来源:《科学与技术》2021年3月7期作者:吕天果[导读] 矿井提升机主要用于煤矿井下开采过程,在井下开采中将发挥重要作用。
因此,加强对提升系统的有效控制是一项系统的技术工作,吕天果开滦能源化工股份有限公司范各庄矿业分公司,河北唐山 063000摘要:矿井提升机主要用于煤矿井下开采过程,在井下开采中将发挥重要作用。
因此,加强对提升系统的有效控制是一项系统的技术工作,其在煤矿井下的应用可以有效地提高开采效率,也可以获得重要的安全保证。
随着中国煤炭开采越来越受到重视,矿井提升机的控制通常由中国基本建立的变频调速系统来控制。
可以说,目前中国煤矿井下基本进入变频调速时代。
关键词:矿井提升机;变频调速;控制策略引言:在现代社会发展的过程中,变频调速系统广泛应用于矿井提升机中。
此操作模式在控制电能质量方面也起着重要作用,在定位和制动时可以产生更准确的结果。
变频调速系统采用新技术,有效地保证了提升机的整体性能,为其安全稳定运行提供了基本保证。
本文详细阐述了这一方面的内容,希望将来能够更有效地控制变频调速系统,以保证电能质量的稳定。
1矿井提升机变频调速系统在我国的发展现状该系统在中国的总使用量已达到相对成熟的水平,因此可以在运行过程中达到自动加速的效果,以保证正常运行。
采用该系统进行控制后,真正实现了软起动和平滑调速的效果。
此外,在运行时,可以正确地分配s形速度,并有效地控制加速度和减速时间、上、下频率以及其他相关目标。
可以说,高压交直流变频调速系统是目前国内使用的主要调速系统,这种变频调速在以下几个方面具有重要作用。
最重要的是,它可以有效地提高工作效率,不会造成更多的损失,从而在节能和减排方面发挥作用。
第二,在使用范围方面,它有着更广泛的发展空间,值得在其他相关行业推广,特别是在笼型 IC异步电动机领域。
第三,从速度控制的角度来看,它有几个不同的传动比,范围更广,精度更高。
浅谈矿井提升机变频调速系统改造方案摘要] 提升机是矿井的关键和重大安全设备之一,用于矿山的竖井、斜井的提升系统,用作提升矿物和物料及设备等,是矿井系统设备的咽喉。
在整个生产过程中,占有非常重要的地位,它不仅关系到矿井的正常安全生产和生产效率,而且直接影响上下井人员的生命财产安全。
矿用生产是24小时连续作业,即使短时间的停机维修也会给生产带来很大损失。
因此,设备的安全可靠运行就显的特别重要。
目前的电控系统存在着很多的不足,矿用提升机的技术改造要求迫在眉睫。
下面以彩霞山矿井提升机系统为改造对象试做探讨。
[关键字]提升机、提升机变频、变频、提升机变频调速一、原控制系统与改造后系统对比目前盛宝矿业彩霞山矿井提升机采用交流绕线式异步电动机转子串电阻调速方案,用交流接触器进行速度段切换。
目前提升机电控系统存在的不足:(1)挡位调节,调速不连续,运行中机械振动大,矿车冲击大,制动不安全;(2)启动及换挡时冲击电流大,启动电流一般是额定电流的2-3倍,有时会更大,如果加速快,甚至会引起总开关跳闸;(3)调速时大量的电能消耗在电阻上,不但浪费严重,也造成工作环境的恶劣,空间噪声大;(4)维修量大,不方便。
由于操作时交流接触器频繁动作,易造成触点及线圈的烧坏,转子更换碳刷频繁;(5)耽误生产。
矿井是连续24小时工作,生产量大,任务繁重,由于电控系统设计落后,制造工艺落后,即使是短时间的维修,也会给生产带来损失。
随着交流变频技术的发展和成熟,变频调速性能的优越性日益显现。
以变频器为核心的调速系统,在交流矿井提升机上也越来越多的被采用,彻底改变了沿袭几十年的交流绞车转子串电阻分级调速的模式,使提升机获得平稳、安全、可靠的运行状态。
避免严重的机械磨损,防止较大的机械冲击,减少机械部分维修的工作量,延长提升机械的使用寿命。
采用变频控制的提升机,基本上可以获得与直流电机相同的调速和制动性能。
控制系统、提升机数字行程控制等系统采用PLC和触摸屏实现控制、监视及人机通讯。
探究煤炭机电领域变频调速技术应用1. 引言1.1 煤炭机电领域变频调速技术的重要性煤炭机电领域是煤炭工业与电气工程领域的结合,是煤炭生产和利用过程中重要的技术支撑领域。
随着煤炭行业的发展和现代化要求的提升,煤炭机电领域变频调速技术的重要性日益凸显。
变频调速技术是一种能够调节电机转速并实现节能、高效控制的技术手段,对于煤炭机电设备的运行和效率至关重要。
煤炭机电领域的生产设备通常需要在不同负载下工作,传统的固定转速方式无法满足这种需求,而变频调速技术可以根据实际需要精确调节电机的转速,确保设备在不同工况下都能够高效稳定运行。
这种灵活性和高效性对于煤炭生产过程中的提升产能、降低能耗和减少故障率都具有重要意义。
煤炭机电领域变频调速技术的重要性在于其能够提高设备的运行效率、延长设备寿命、降低能耗,从而为煤炭行业的可持续发展提供关键支撑。
随着技术的不断进步和应用范围的不断拓展,变频调速技术将在煤炭机电领域发挥更加重要的作用,推动整个行业向着智能化、高效化发展的方向迈进。
1.2 煤炭机电领域发展现状现如今,煤炭机电领域作为煤炭行业的重要组成部分,已经成为推动煤炭生产和运输的关键力量。
随着煤炭需求的增长和煤炭行业的发展,煤炭机电设备的更新换代和技术升级变得尤为迫切。
目前,煤炭机电设备在实现自动化、智能化方面取得了显著进展,大大提高了生产效率和能源利用效率。
随着节能减排要求的不断加强,煤炭机电领域也在积极探索新的节能技术和装备,以实现煤炭行业可持续发展的目标。
虽然煤炭机电领域在技术创新和设备更新方面取得了一定的成绩,但与发达国家相比仍存在一定差距,亟需加大科研投入和技术创新力度。
煤炭机电领域也面临着市场需求波动较大、竞争激烈等挑战,需要不断完善技术和服务,提升核心竞争力。
煤炭机电领域正处于技术革新和转型升级的关键阶段,需要不断引入先进技术,提高装备水平,以适应煤炭行业发展的需求和节能减排的要求。
2. 正文2.1 变频调速技术在煤炭机电领域的应用案例控制、段落格式等等。
矿井提升机变频调速控制系统浅述发布时间:2022-08-31T00:50:50.877Z 来源:《中国科技信息》2022年第8期作者:高超[导读] 提升机是矿井生产运行过程中的重要设备,提升机控制系统的整体设计充分考虑了使用安全及实用性效率、使用成本等指标。
结合个人工作经验,高超开滦能源化工股份有限公司范各庄矿业分公司,河北唐山 063000摘要:提升机是矿井生产运行过程中的重要设备,提升机控制系统的整体设计充分考虑了使用安全及实用性效率、使用成本等指标。
结合个人工作经验,对控制系统的硬件设计及软件设计分别进行探讨,以便更深入的认识矿井提升机变频调速控制系统,提升设备使用效率。
关键词:变频调速,控制系统,提升机,硬件设计,软件设计引言:矿井提升机作为我国重要的煤矿提升设备,其工作性能在一定程度上影响着矿井的正常开采。
矿井提升机负责井下人员及材料的运输。
统计数据表明,提升机在整个矿井电量消耗中占据了超过4 成的比重。
经过多年的发展,矿井提升机的驱动系统已经取得飞速发展,但在生产过程中,由于矿井环境较为恶劣,同时提升载荷的不同,使得提升机在运行过程中极易发生超速和过卷的问题,因此对提升机的驱动系统进行优化设计是十分重要的。
此前]通过对矿井调速系统进行优化,有效降低了电网的谐波干扰,并对变频驱动控制系统的软、硬件及故障保护系统进行设计,提高了提升机的安全稳定性。
为了解决电网阻抗大,严重威胁到提升机稳定性的问题,引入了基于权重前馈的控制方案,有效提高了弱电网下提升机的稳定域。
本文对提升机变频驱动系统进行优化设计,为矿井安全高效生产提供一定的借鉴。
1 提升机控制系统整体设计矿井提升机控制系统的结构可以分为执行单元、制动系统、润滑系统、减速装置、电控设备和保护装置等单元。
提升机的主轴、轴承、卷筒和轴承座等机械装置所属的部分为执行单元,这部分的功能主要是在钢丝绳将拉力作用到卷筒之后,将拉力变为负载力矩,以便可以承载提升容器;提升机的减速和刹车由制动系统来完成,提升机控制系统输入减速刹车的指令之后,制动系统要迅速做出响应,及时将提升机停下来;在提升机运行的时候,轴承等机械装置之间会产生摩擦,长时间的摩擦作用会使装置表面产生磨损,进而损坏提升机,而润滑系统可以向这些装置提供润滑油,降低装置之间的摩擦损耗,还可以避免因为长时间的摩擦而使装置表面的温度过高;减速装置通过改变齿轮的旋转速度来实现对提升机力矩大小的控制;电控设备的主要作用是对提升机的工作状态进行自动切换,传感器会采集到提升机的位置和高度等信息,通过提升机控制系统的分析,对提升机进行状态的切换;保护装置的作用是确保提升机的安全性,使提升机的所有功能都可以安全运行。
矿井提升机变频控制分析摘要:随着变频技术的成熟,变频设备的成本越来越低,矿井提升机开始逐渐采用变频调速控制。
提升机使用变频调速能带来良好的提升性能,使用维护较为简单,效率提升也较为明显。
本文对矿井提升机变频控制进行分析,以供参考。
关键词:矿井提升机;变频控制;分析引言在金属非金属矿地下开采过程中,矿井提升机是重要的辅助运输设备,其主要负责人员、材料和煤炭、金属矿石的运输。
在矿井提升机运行过程中,需要频繁地启动、调速和停止,因此,对矿井提升机的运行状态进行准确控制显得十分重要。
提升机调速最简单的方式就是采用转子串电阻,这种调速方式会浪费大量的电能,而且提升机会因为要承受较大的冲击而造成钢丝绳断裂。
1矿业提升机变频调速控制技术的概述矿井提升机主要是在矿井内完成矿石、人员、材料、废料及设备的运输,由于由于矿物中运输和环境破坏的特点,电梯的精度、速度性能、制动位置和运行方向的变化受到严格控制。
传统的加速技术需要更大的设备、更高的预算和更高的能耗。
在调试期间,传统的转速技术处于较不稳定的状态,导致调节设备故障,严重影响电机的寿命。
变频器控制采用智能数字系统,通过电机输入频率提高电机转速,从而提高设定精度和转速范围。
变频器控制优化了电机性能,降低了能耗,实现了低碳生产,同时提高了矿井生产的安全性,从而降低了矿物运输事故的危险。
当前的速度技术由于其简单、灵活、安全和经济高效的电路在矿山生产中得到广泛应用。
2变频控制技术的优势变频控制技术的优势主要体现在两方面,一方面可以使机电设备的运行更加平稳,另一方面可以使机电设备更加节能。
煤矿大功率用电设备较多,在运行过程中会有大量的谐波进入到电网中,这会导致机电设备运行时出现一定的异常,例如振动加剧、发热。
交流电源经过变频后波形更加标准,使交流电机在运行时更加平稳。
此外,交流电机的转速与电源的频率呈线性关系,采用变频控制技术可以对电机进行无极调速,减轻设备在启停时的振动。
目录第1章绪论1.1国内外矿井提升机发展现状 (3)1.1.1我国矿井提升机电气控制系统的现状 (3)1.1.2国外提升机电气控制系统的现状........................................................ (3)1.2课题研究的目的和意义 (4)1.3本论文承担的任务 (5)1.4小结 (6)第2章矿井提升机调速控制系统分析2.1引言 (6)2.2提升机工作原理及机械结构 (6)2.3提升机调速控制方式及调速性能分析 (7)2.3.1提升机直流调速性能分析 (7)2.3.2提升机交流调速性能分析 (8)2.4提升机调速控制方案分析 (9)2.4.1传统转子回路串电阻调速系统 (10)2.4.2模糊控制调速系统 (11)2.4.3直接转矩控制系统 (12)2.4.4矢量控制变频调速系统2.5小结 (13)第3章提升机调速控制系统硬件实现3.1引言 (14)3.2提升机电控系统总体结构 (14)3.3提升机电控系统变频器选择 (15)3.4变频控制部分设计 (16)3.4.1变频调速主系统设计 (16)3.4.2变频器外部电路设计 (18)3.5 PLC控制部分设计 (21)3.5.1基本控制功能 (21)3.5.2位置检测电路 (23)3.6硬件调速控制系统保护措施 (25)3.7小结 (28)第4章提升机调速控制系统软件实现4.1引言 (28)4.2矿井提升机中S型速度曲线建模及实现 (28)4.2.1速度曲线的选择及给定方法 (28)4.2.2提升机理想S形速度曲线数学模型 (30)4.2.3理想速度曲线的实现 (33)4.3调速控制系统软件流程 (35)4.4小结 (37)第5章全文总结参考文献 (39)第1章绪论1.1国内外矿井提升机发展现状矿井提升机对安全性、可靠性和调速性能的特殊要求,使得提升机电控系统的技术水平在一定程度上代表一个厂或国家的传动控制技术水平,因此世界各大公司纷纷将新的、成熟的技术应用于提升机电控系统[1]。
浅谈煤矿提升机变频调速系统张磊磊【摘要】我国很多矿井提升机系统在运行过程中存在电流冲击大等问题,严重影响了矿井的正常生产。
本文以常用提升机系统为例,首先分析了提升机系统存在的问题,而后结合这些问题,通过高压变频调速器对其进行改造,改造后可以提高系统整体稳定性、可靠性,较好实现了软启动和软停止,节能效果显著,投资和维护费用低。
%There is a problem of Current Surging in the operation of coal mine hoist system ,which seriously im‐pacts the normal production of coal mine .Taking common hoist system for instance ,the paper first analyzes the existing problems of hoist system ,then transforms the system by high voltage frequency converter ,which im‐proves stability and re liability of the whole system ,achieves soft stating and soft stopping ,significant energy sav‐ings ,low investment and maintenance costs .【期刊名称】《江西煤炭科技》【年(卷),期】2016(000)001【总页数】3页(P78-80)【关键词】高压;变频调速器;矿井;提升机;优化【作者】张磊磊【作者单位】大同煤矿集团有限责任公司煤峪口矿机电科,山西大同037041【正文语种】中文【中图分类】TD534+.2目前,我国提升机绞车常采用的驱动方式为线绕式异步电动机,其调速是通过转子串电阻来实现的,这就是所谓的有级调速〔1〕。
提升机的节能变频调速控制技术1 引言目前矿用提升机普遍使用交流绕线式电机转子串电阻调速控制系统。
提升机在减速和爬行阶段的速度控制性能较差,特别在负载变动时很难实现恒减速控制,经常会造成过放和过卷事故;提升机频繁的启动和制动工作过程会使转子串电阻调速产生相当严重的能耗;转子串电阻调速控制电路复杂,接触器,电阻器,绕线电机电刷等容易损坏,影响生产效益。
针对串电阻调速系统的这些问题,本文介绍变频器在提升机调速系统中的应用。
变频器的调速控制可以实现提升机的恒加速和恒减速控制,能很好的防止提升机过卷和过放事故发生;变频器的的调速还可以实现电动机的软启动,取除了转子串电阻造成的能耗,具有十分明显的节能效果;变频器调速控制电路简单,克服了接触器,电阻器,绕线电机电刷等容易损坏的缺点,降低了故障和事故的发生;变频器灵活的调速控制便于实现提升机的多段速控制,能防止叉道和弯道脱轨事故;因此,变频器在提升机调速系统中的应用有十分广阔的前景。
2 提升机变频调速系统的结构图1 提升机变频调速系统示意图图1所示,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 变频调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,恒减速变频调速停车及行程变频调速运行等变频调速。
变频调速是通过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,一般变频器基本上都可以达到0~400Hz,频率调节精度一般为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。
矿井提升机调速控制浅谈在煤矿生产中,矿井提升机起着非常重要的作用,它是矿山生产的关键设备。
提升机电控装置的技术性能,直接影响矿山生产的效率及安全,为此我矿投入大量资金对原提升设备进行了改造。
我矿原提升设备为XKT2×3×1.5B型,减速机型号:ZHLR-150R,电动机功率为:240KW,采用TKD电控系统。
这种交流异步电机拖动,是用转子切换电阻调速,由继电器、接触器构成逻辑控制装置。
它的显著缺点是:调速性能差,调速时能量要大量消耗在电阻上,给定方式落后,控制精度低,安全保护、闭锁和监测环节不完善,安全可靠性差,维护工作量大,而且运行不经济。
由于异步电动机在低速运行时特性曲线软,在次同步状态下无法产生有效的制动力矩,因而难于准确地控制提升机的停车位置。
存在调试困难、维护量大的问题。
这种电气传动系统设备虽简单,但属于有级调速,机械特性较软。
提升机在减速和爬行阶段的速度控制性能较差,特别在负载变动时很难实现恒加减速控制,经常会造成过放或过卷事故。
提升机频繁的启动和制动工作过程会使转子串电阻调速产生相当严重的能耗,另外转子串电阻调速控制电路复杂,接触器、电阻器、绕线电机电刷等容易损坏,影响生产效益。
还有就是操作者的人为过失和对行程监测的局限性,使得现有保护未能达到预期的效果,一旦提升机的行程失去控制,没有按照给定速度曲线运行,就会发生提升机超速、过卷事故,、车辆的损坏,影响矿井正常生产,甚至造成重大人员伤亡,给煤矿生产带来极大的经济损失。
电气控制方式在很大程度上决定了提升机能否实现平稳、安全、可靠地起制动运行,避免了严重的机械磨损,防止较大的机械冲击,减少机械部分维修的工作量,延长提升机械的使用寿命。
随着矿井提升系统自动化,改善提升系统的性能,以及提高提升设备的提升能力等的要求,对电气传动方式提出了更高的要求。
对矿井提升机电气传动系统的要求是:有良好的调速性能,调速精度高,四象限运行,能快速进行正、反转运行,动态响应速度快,有准确的制动和定位功能,可靠性要求高等。
提升机变频调速系统(一)提升机变频调速系统(一)1绪论1.1国内外提升机研究现状矿井提升机是矿山最重要的设备,肩负着矿石、物料、人员等的运输责任。
传统的矿井提升机控制系统主要采用继电器-接触器进行控制,这类提升机通常在电动机转子回路中串接附加电阻进行启动和调速。
这种控制系统存在可靠性差、操作复杂、故障率高、电能浪费大、效率低等缺点。
因此对矿井提升机控制系统进行研究具有现实意义,也是国内外相关行业专家学者的一个研究课题。
近三十年来,国外提升机机械部分和电气部分都得到了飞速的发展,而且两者相互促进,相互提高。
起初的提升机都是电动机通过减速机传动卷筒的系统,后来先后出现了直流慢速电动机和直流电动机悬臂安装直接传动的提升机。
七十年代西门子发明矢量控制的交一交变频原理后,标志着可以用同步电动机来代替直流电机实现调速的技术时代已经到来。
1981年第一台用同步机悬臂传动的提升机在德国Monopol矿问世, 1988年9月由MAN GHH与西门子合作制造的机电一体的提升机(习惯称为内装电机式)在德国Rom berg矿诞生了,这是世界上第一台机械和电气融合成一体的同步电机传动提升机。
在提升机机械和电气传动技术飞速发展的同时,电子技术和计算机技术的发展,使提升机的电气控制系统更是日新月异。
早在七十年代,国外就将可编程控制器(PLC)应用于提升机控制。
八十年代初,计算机又被用于提升机的监视和管理。
计算机和PLC的应用使提升机的控制出现了崭新的面貌,其自动化水平、安全、可靠性都达到了一个新的高度,并提供了新的、现代化的管理、监视手段。
特别要强调的是,此时期在国外一些著名的提升机制造公司,如西门子、ABB、ALSTHOM都利用新的技术和装备,开发或完善了提升机的安全保护和监控装置,如西门子的数字式提升机控制器( Digital Wider Controller ) 和ALSTHOM的提升机安全监控装置(MHE ),使安全保护性能又有了新的提高。
浅析矿用提升机变频调速系统
矿用提升机在煤矿生产中具有重要地位,是矿井安全生产的关键设备。
在传统提升机控制系统中主要采用转子调控的方式,这种控制方式操作比较复杂,而且可靠性比较差。
在信息技术和自动化控制技术的快速发展下,变频调速控制系统在提升机中得到了广泛的应用,因此应当加强其应用研究。
标签:提升机;变频调速;控制
矿用提升机在可靠性、调速性能以及安全性方面的要求比较高,变频调速作为一种比较新的自动化控制技术,具有调控效率高、可靠性好等优点,能够实现无极差调控,使交流电动机在比较大的范围内实现无极平滑调速。
在变频调速系统中,基本都采用了微机控制的方式,这种控制方式手段灵活,而且运算比较快,还能够实现监督、自我诊断等功能。
变频调速在提升机的调速控制中具有比较高的可靠性和经济效益,因此逐渐得到了广泛的应用。
1 矿用提升机调速控制系统简介
1.1 提升机的工作原理
矿用提升机一般都是利用电机将装满矿物的列车从斜井中拖上来,在矿物卸载完成之后再将空车利用电机拖动沿着斜井放下去。
在矿物开采中,矿物车厢和火车的运货车厢比较类似,但是在体积以及高度等方面比较小。
在矿井井口用绞车提升机利用电机带动卷筒旋转,钢丝绳缠绕在卷筒上,然后挂上一列车厢进行提升。
在矿井提升的过程中可以分为五个不同的阶段,分别是加速、等速、减速、爬行以及停车抱闸阶段,其中加速阶段是提升机从静止中起动并且加速到最高速度的阶段,在等速阶段提升机以最高速度稳定运行;减速阶段是提升机从最高速度减速到爬行速度;爬行阶段是箕斗定位以及准备停车阶段。
1.2 提升机的工作特点
在煤矿生产中,矿井提升机发挥了重要作用,它也是矿山能够安全生产的关键。
提升机的工作性能直接影响到了矿山的安全以及工作的效率。
在提升机的工作过程中,箕斗按照一定的速度在矿井中以比较高的速度进行上升和下降的往复运动。
因此为了保证提升机安全工作,就必须采取相应的电气控制设备以及完善的保护装置。
1.3 提升机的调速控制方式
提升机按照其使用技术不同,可以分为两大类,直流发电机调速系统和交流发电机调速系统。
电动机一般采用交流同步电动机或者交流感应电动机,其中直流调速系统又可以分为G-M、V-M系统以及直流脉宽调制PWM系统。
G-M系统是以直流电源电机机组的形式所形成的直流调速系统。
它的电源是通过直流发
电机来提供电流,以不可调的转速旋转,通过调节发电机的励磁电流大小和方向来改变发电机输出电压的大小和极性。
这种调速系统在使用的过程中需要提前打地基,而且设备的体积大、效率低下,在运行的过程中噪音比较高,也不利于维护。
V-M系统是静止装置通过调节触发器控制电压,改变触发脉冲的相位来改变整流器的控制角,最终改变可控整流器输出电压的大小和极性来实现直流电动机的平滑调速系统。
V-M系统和G-M系统相比具有一定的优势,其可靠性和技术上也更强,而且设备简单,速度调整也更快,但是V-M系统只能够在第一和第四象限内运行,难以满足提升机四个象限内运行的要求,而且在低速运行时会产生比较大的谐波电流,容易干扰到矿山电网的正常运行。
直流脉宽调制PWM系统中的电源是通过改变晶体管的导通和关断以及通断比,也就是通过脉冲宽度来调控系统改变输出电压的大小和极性。
这种系统在性能上也更加优越,具有快速响应功能,而且在低速运行时比较平稳,电机的损耗和发热也比较小,抗外界干扰能力比较强。
矿用提升机交流调速系统是利用交流异步电动机拖动的方式工作的,在具体的调速方式上可以通过改变交流电动机的同步转速或者不改变同步转速两种方式。
实际调速方式中,不改变同步转速的调速方式主要通过串级调速、斩波调速等方式来实现;通过改变同步转速的调速方式由改变定子电压、频率或者变极对数调速等多种方式来实现。
变极对数调速是通过改变定子绕组的接线方式来改变定子极对数最终达到改变调速的目的。
这种调速方式稳定性比较好,效率高,但是也存在着级差比较大的缺点。
变频调速主要是通过改变定子的电源频率来改变其同步转速的调速方法,这也目前常用的变频方式,其特点是效率高,而且应用范围广泛,调速范围比较大等。
2 提升机变频调速系统研究
2.1 变频调速的原理
变频调速技术的基本原理是根据电机转速与输入电源频率之间的正比关系,改变定子电源频率来达到改变电动机转速的目的。
在变频调速技术中实现异步电机的控制方式有很多,在控制方式中主要由V/F、转差频率以及矢量控制等多种方式。
V/F控制是交流电机调速最简单的一种方式,只需要保持V/F为常数,从而保证转子磁通量的恒定状态,但是这种控制速度方式的特点是性能比较差,电机的利用效率低。
转差频率控制是通过测定异步电动机的转速对转差频率利用闭环控制的方式来实现的,这种控制方式系统比较稳定,而且精度比较高,调速的范围比较广泛,电动机的利用效率比较高。
矢量控制是建立在转子磁链定向的基础上,通过坐标的变化来实现,可以将控制电机作为直流电机来进行控制。
2.2 变频调速在提升机中的应用
在过去常用的调速系统中,由于直流调速能够快速实现,而且其调速精度高等优点,占据了提升机变频调速中的主流地位。
但是这种调速系统由于环境适应能力差,结构复杂,难以高速运行等缺点,限制了其进一步的应用。
对于交流异步电机变频调速来说,其过流能力大,对于环境的适应能力比较强,而且结构简
单,容易维护等优点,但是也存在着调速性能不足的缺点。
随着近年来微电子技术和控制技术的不断发展,现代控制技术和其它技术一起广泛地应用到交流调速系统中,从而使交流调速系统的应用范围不断扩大。
特别是高性能微处理器的出现,为高性能的变频调速系统实现奠定了基础。
变频调速控制系统虽然发展的时间比较短,但是变频调速能够实现平滑调速,效率运行高、调速范围广泛等优点在矿井提升机中得到了广泛的应用。
2.3 变频器的选择
在选择变频器时应当根据负荷特点来确定,由于提升机负载属于重力,所以其负载特点属于恒转矩负载。
对于恒转矩负载来说,在运行的过程中会存在一定的静摩擦力,而且负载的惯性比较大,所以在启动时要求要有比较高的转矩。
这对于变频器来说,要具备足够的低频转矩以及短时过流能力,当低速负载比较大时,往往需要通过提高转矩,但是又会引起电压补偿过高,引起电流保护动作。
为了避免这种情况发生,在选择变频器时可以将变频器的容量提高一些,还可以选择使用直接转矩控制或者矢量控制的变频器。
3 结束语
近年来,随着微处理器以及自动化技术的快速发展,矿用提升机的调速控制系统也得到了快速发展,而且其性能也越来越强大,变频调速控制系统作为一种比较先进的系统,不仅能够很好地调控提升机的速度,同时还可以和其它系统结合起来,实现对提升机运行过程的监督管理,有效提升了控制的质量。
变频调速控制的调速范围大,能够实现软启动,而且调控的精度也非常高,具有良好的节能效果,在实践应用中有效提高了提升机的安全性和稳定性,这对于提高煤矿的生产效率以及企业的经济效益具有重要的意义。
参考文献
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