關于四象限變頻調(diào)速電控系統(tǒng)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(diào)速電控系統(tǒng)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(diào)速電控系統(tǒng)改造礦井提升絞車電控中的電控裝置，實現(xiàn)了提升絞車變頻調(diào)速具有調(diào)速范圍大，調(diào)速平滑性好，控制精度高，響應速度快，并對經(jīng)濟技術進行了比較。煤礦企業(yè)礦用提升絞車十分普遍，變頻器在礦井提升絞車調(diào)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(diào)速電控系統(tǒng);應用

1引言

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，工礦企業(yè)的自動化技術水平在不斷地提高，芙蓉集團紅衛(wèi)煤業(yè)有限公司是一個年產(chǎn)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(chǎn)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(tǒng)改造為隔爆兼本質(zhì)安全型四象限變頻調(diào)速PLC控制的電控系統(tǒng)。該電控系統(tǒng)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(jīng)濟效果良好。

2變頻調(diào)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(zhuǎn)距工況的情形。

3變頻調(diào)速系統(tǒng)的構成及功能組成

四象限變頻調(diào)速絞車電控系統(tǒng)是采用其調(diào)速裝置的拖動系統(tǒng)和雙PLC控制系統(tǒng)及傳感器構成。

3.1傳動系統(tǒng)

（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(wǎng)的污染；溫升低、漏電流??；能夠改善輸入電流波形和平衡度，提高系統(tǒng)功率因數(shù)。??（2）隔爆四象限變頻調(diào)速裝置

QJR型隔爆兼本安智能全數(shù)字四象限變頻調(diào)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(diào)速范圍大，調(diào)速平滑性好，控制精度高，響應速度快等優(yōu)點；在低頻運行時，有自動轉(zhuǎn)矩提升功能。絞車負力運行時，系統(tǒng)能自動轉(zhuǎn)入發(fā)電反饋制動狀態(tài)，使制動更平穩(wěn)，操作更簡單，大大提高了安全可靠性能，也節(jié)省了大量的電能。

3.2控制系統(tǒng)

（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(tǒng)。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(tǒng)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(xiàn)多重軟硬件保護；

?5）完成軸編碼器之間的相互監(jiān)控與開路保護；

?6）形成軟硬件相互冗余，相互閉鎖；

?7）實現(xiàn)提升幾套制動系統(tǒng)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(xiàn)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(shù)字控制的工業(yè)控制裝置，通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程它具有形象直觀的梯形圖編程語言。

4經(jīng)濟技術比較

通過非防爆改造后，與原轉(zhuǎn)子串金屬電阻調(diào)速進行效能比較如下幾點：

4.1整個系統(tǒng)投入的費用

原轉(zhuǎn)子串金屬電阻調(diào)速系統(tǒng)總費用比全數(shù)字四象限變頻防爆絞車控制系統(tǒng)所投入的總費用低30%。

4.2技術性能比較

全數(shù)字四象限變頻防爆絞車控制系統(tǒng)屬無極調(diào)速、閉環(huán)控制、調(diào)速范圍大、精度高、爬行速度易控制；雙線制保護，節(jié)能性、安全性好，易操作。而轉(zhuǎn)子串金屬電阻調(diào)速系統(tǒng)屬則與之完全相反。

4.3節(jié)能性能比較

如提升機每天按80%的運轉(zhuǎn)率來計算，一天運轉(zhuǎn)20小時左右，那么，年節(jié)約電費約為31.35萬元?？晒?jié)能40%左右。

4.4節(jié)省維修費用

據(jù)統(tǒng)計，轉(zhuǎn)子串金屬電阻調(diào)速系統(tǒng)的月檢修費用比全數(shù)字四象限變頻防爆絞車控制系統(tǒng)的月檢修費用能夠節(jié)省2.64萬元。

4.5人工工時的比較

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

4.6設備的高可靠性

全數(shù)字四象限變頻防爆絞車控制系統(tǒng)采用的是PLC程序語言控制，實現(xiàn)了無接觸控制極其完備的監(jiān)測監(jiān)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(xiàn)過三次故障，是因為散熱能力和散熱方式不完善而致；而轉(zhuǎn)子串金屬電阻調(diào)速系統(tǒng)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(jù)不完全統(tǒng)計，該絞車運行平均每都要出現(xiàn)10次以上的故障。

4.7實現(xiàn)了軟起動無極調(diào)速

全數(shù)字四象限變頻防爆絞車控制系統(tǒng)起動十分平穩(wěn)，起動時的轉(zhuǎn)矩就能達到額定轉(zhuǎn)矩的1.5倍，為無極調(diào)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(zhuǎn)子串金屬電阻調(diào)速系統(tǒng)由于起動時轉(zhuǎn)子的電阻在切換時，速度發(fā)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(fā)生突變，串車容易側(cè)翻下道，造成運輸事故。

5總結

隨著電力電子技術的發(fā)展和和變頻技術的成熟，變頻調(diào)速系統(tǒng)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(diào)速控制系統(tǒng)所存在的弊端，使井下防爆絞車電控系統(tǒng)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。