矿井提升机中变频调速技术的应用

目程技术　

高压变频器在煤矿主井提升机改造中的应用　

嚣　蔓　摘要　本文介绍了高压变频器在煤矿提升　机上的应用情况。对煤矿提升机控制系统作简要　介绍，并对高压变频提升系统作了论述，运行效　果表明改造是成功的。　≯＇曩　关键词　煤矿；主４ｔ－提升机；高压变频器　１　引言　随着电力电子技术的飞速发展，高、低压　变频调速技术已发展成一种成熟稳定的技术，　在各个生产环节，交流电机变频凋速系统以其　体积小、低维护量、优异的调速性能等诸多优　点在逐步替代传统的直流调速系统，现已经成　为电机驱动的发展趋势，成为电机节能高效运　行的有效手段。　煤矿地面的大动力设备ｌ丰要也捅：丰井提　升机（或主运输皮带机）、副井捉升机、主通　风机、压风机等高压大功率用电设备。因此，　电机的节能经济运行应从高压大功牢设备的变　频改造着手进行。尤其煤矿的　外主提升机闲　其每天约２Ｏ多小时连续运行是煤矿生产中的丰　要耗能设备，对其进行变频改造、节能经济运　行尤为必要。　２　主井提升机的技术参数和调速现状　目前，国内还有很多矿井的主井提升机　采用交流异步电动机的转　串电阻方式进行工　作。起主井提升系统主要包含异步电动机、电　控、调速电阻、辊简、箕斗、钢绳等组成。以　下就以某煤矿主井提升机改造项目为例，对主　井提升机改造进行探时和研究。　某煤矿主立井提升机目前的啪速方式为转　子串电阻调速，采用接触器控制电阻的投切，　加速时间长达约２０秒左右；减速爬行至停车时　间长达２９秒左右，加速时电机电流持续接近１００Ａ　耗能严重。且起动时电机的冲击电流大火超过　电机额定电流。因此，在２００８年对该主井提升　机进行了变频改造。　２．１主立井提升机参数　日前，主立井提升系统是双钩｝；．８吨箕斗缠　绕式提升机，其调速系统是交流６ｋ　Ｙ／６３０ｋｗ双　机驱动的绕线电机串电阻凋速系统。　２．２串电阻调速方式存住的　有缺陷和问　题　１）转子回路串接电阻，消耗电能造成巨大　的能源浪费；　２）电阻只能分级切换，实现的是有级调　王天中　大同煤矿集团公司机电管理处机械科　

PLC与变频器在矿井提升机调速系统中的应用

目前我国矿井提升机中的主要系统，通常选用的是电器控制系统，用转子串电阻调节速度，并由继电器和接触器组成的一种控制装置。一般的提升机转子串电阻调速电控系统具有很多的缺点，例如在控制上不够简单、明了；应用时可靠性较差；调节速度的效果较低等。鉴于以上种种因素，通过选择PLC和变频器并把两者组合到一起的控制措施，能够很好的对原来电控系统进行一定的改善，从而增强电控系统的整体效果，并对其安全性和可靠性，以及控制能力和速度调节上做出明显改善。

标签：提升机；电控系统；PLC；变频器

引言

提升机属于大型的提升机械设备，通常使用较为广泛的是矿井提升机，它所发挥的效果是连接地面和井下输送的枢纽。因为它自身作用的关系，又被称作是矿井的“咽喉”，所以必须要确保提升机在井道内的安全性能，避免在井道中突发意外事故，给工作人员带来一定的危害，耽误工作正常运行。传统的矿井提升机控制系统大多都是选用继电器和接触器组成的控制系统，但是，由于该控制系统有很多不完善的地方，使用性能和維护性能都比较差，所以导致了其很难跟上现今矿业发展的前进脚步。综上所述，这种传统的继电器控制系统会逐渐地消失，而新式的PLC与变频器控制系统将会成为新的发展方向。文章从安全、可靠、高效、经济等几个方面为主要出发点进行改革。

据统计，我国现在所使用的矿井提升机大多数是选择那种传统的交流电控制系统[1]。该电控系统在起动和调速换挡时电流的冲击力过大，属于有级调速，且调速的平滑性较差，速度低时机械特性绵软，静差率较大，而且容易发生机械故障，节能效果低。为了改善传统交流绕线式转子异步电动机串电阻调速系统上的不足[2]，通过PLC和变频器合二为一的控制措施针对传统电控系统实行完善处理，使提升电动机较为广泛区域中的无极平滑调速得到了很好的改善，并且在机器运行时可以结合电动机的实际使用状况，来确保电动机一直正常有序的进行运转，而且这样的控制系统还非常适用于环境较为恶劣的工作场地，还具有相当优良的节能省电性能。PLC、变频调速电控系统的好处还有很多，比如它可以提高生产工作效率；具有较强的调速功能；减少机械设备带来的冲击；降低电机定子、转子的温度，从而大大避免了电机运行时因为温度过高所造成的机械故障等问题；系统较为自动化，保护设施完善，安全性能较高，如此也有效的降低了工作人员的错误发生率。因此，选择PLC与变频器来增强系统的安全性能与可控性能，会使整个体系变得越发好用稳定。总而言之，PLC、变频调速一定会是未来提升机电控系统的总体趋势。

变频节能及软起动系统　

变频调速技术在地下矿山中的应用　

王强　（山东金岭铁矿侯庄矿，山东金岭２５５０８１）　

０概述　

矿山按产品类型可分为煤矿、金属矿和非金属矿　

山等。地下矿山的生产较露天矿山复杂。井下生产空间　

窄小，生产设备的环境潮湿、阴暗，粉尘大、噪音大、振　

动大，并存在有塌方的危险，工作条件十分恶劣。井下　

生产设备的体积受限，以小型化为主，体积小、重量轻，　

对电气传动的要求不高。但提升、排水、通风、压风等固　

定设备是地下矿山的重要部分，因此，这些设备的安全　

运行和节能至关重要。　

主要介绍目前矿山应用变频器的状况，矿山设备对　

电气传动的特殊要求，以及如何正确地选用变频器等。　

１变频调速技术在矿井提升机中的应用　

矿井提升是地下矿山生产的咽喉，无论哪种提升　

机，对电气传动的要求都很高，电气传动系统性能的优　

劣，可靠性的高低，都直接关系到矿山生产的效率和矿　山生产的正常进行。对矿井提升机电气传动系统的要　

求：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。　

目前，我国地下矿山矿井提升机的电气传动系统　

主要有：对于大型矿井提升机，主要采用直流传动系　

统，可分为直流电动机一直流发电机系统和晶闸管变流　

器一直流电动机系统，这２种系统都存在着直流电动机　固有的缺点，如效率不高、维修工作量较大等；对于中、　

小型提升机，则多采用交流电气传动系统，如采用交流　

绕线式电动机，使用电机转子切换电阻调速，这种电气　

传动系统虽然设备简单，但它是有级调速，调速性能　

差、效率低，大量的电能消耗在电动机转子电阻上，而　

且可靠性也差。　

将变频调速技术应用于矿井提升机是矿井提升　

机电气传动系统的发展方向。我国已有几台大型矿井　

提升机采用交一交变频调速系统，取得了很好的效果，　

但其缺点是功率因数不高、谐波大，需加谐波和功率因　

数补偿装置。随着变频调速技术的发展，交．直．交电压　

电气传动　２００８年　第３８卷　第１１期　ＥＬＥＣＴＲＩＣ　ＤＲＩＶＥ　２００８　Ｖｏ１．３８　Ｎｏ．１　１　

ＩＧＣＴ变频器在矿井提升机调速系统中的应用　

兰云，张立　

（安徽理工大学电气与信息学院，安徽淮南２３２００１）　

摘要：着重介绍了ＩＧＣＴ大功率三电平变频器在煤矿主井提升调速系统中的应用，分析了提升机电控系统　中运用ＩＧＣＴ三电平逆变器的工作原理。ＩＧＣＴ变频器可以做到大功率、高电压，使提升机电控系统可靠性更　高，输入、输出的功率因数为１，减少了电网的谐波污染，使提升效率明显高于同类型设备，能耗大幅度下降。　关键词：集成门极换向晶闸管；三电平变频器；矿井提升机　中图分类号：ＴＭ４６；ＴＤ５３４　文献标识码：Ａ　

Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＩＧＣＴ　Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ　ｉｎ　Ｍｉｎｅ　Ｈｏｉｓｔｅｒ　Ａｄｊｕｓｔａｂｌｅ—ｓｐｅｅｄ　Ｓｙｓｔｅｍ　ＬＡＮ　Ｙｕｎ，ＺＨＡＮＧ　Ｌｉ　（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ａｎｄ　Ｉｎ　ｒｍａｔｉｏｎ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ａｎｈｕｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，　Ｈｕａｉｎａｎ　２３２００１，Ａｎｈｕｉ，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈ—ｐｏｗｅｒ　ｔｈｒｅｅ—ｌｅｖｅｌ　ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｍｉｎｅ　ｍａｓｔｅｒ　ｈｏｉｓｔｅｒ　ｗａｓ　ｍａｉｎｌｙ　ｉｎ—　ｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ＩＧＣＴ　ｉｎｎｖｅｒｔｅｒ　ｗａｓ　ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ　ｔｈｒｅｅ—ｌｅｖｅｌ　ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ　ｏｆ　ｈｏｉｓｔｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｃａｎ　ａｃｈｉｅｖｅ　ｈｉｇｈ　ｐｏｗｅｒ　ａｎｄ　ｈｉｇｈ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ＩＧＣＴ　ｍｏｄｕｌｅ，ｒｅａｌｉｚｅ　ｏｕｔｐｕｔ　ａｎｄ　ｉｎｐｕｔ　ｐｏｗｅｒ　ｆａｃｔｏｒ　ｔＯ　１，ｒｅｄｕｃｅ　ｈａｒｍｏｎｉｏｕｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｇｒｉｄ．Ａｓ　ａ　ｒｅｓｕｌｔ，ｔｈｅ　ＩＧＣＴ　ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ　ｈａｓ　ｈｉｇｈｅｒ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ａｎｄ　ｌｏｗｅｒ　ｅｎｅｒｇｙ—ｌｏｓｓ　ｔｈａｎ　ｓａｍｅ　ｔｙｐｅ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｇａｔｅ　ｃｏｍｍｕｔａｔｅｄ　ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ（ＩＧＣＴ）；ｔｈｒｅｅ—ｌｅｖｅｌ　ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ；ｍｉｎｅ　ｈｏｉｓｔｅｒ