變頻器在裕泰煤礦提升機(jī)中的應(yīng)用

趙振華

摘 要：本文從裕泰煤礦的實(shí)際生產(chǎn)情況為例，介紹了變頻器在提升機(jī)中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了提升機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)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(tǒng)的安全及可靠性能大大提高了。

關(guān)鍵詞：礦井提升機(jī);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(zhǎng)930m，提升系統(tǒng)機(jī)房距井口40m左右，提升機(jī)為JK-3×2.2型號(hào)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(zhǎng)1050m，最大靜張力130kN，電機(jī)型號(hào)：YBKK500-12，功率250kW。提升機(jī)電力傳動(dòng)的特性的復(fù)雜主要表現(xiàn)為常態(tài)帶負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，在這種情況下電動(dòng)、制動(dòng)來(lái)回頻繁的屬于轉(zhuǎn)換的狀態(tài)中，即是電動(dòng)機(jī)頻繁正反向。一般情況下，提升設(shè)備是非連續(xù)運(yùn)行的，即需要經(jīng)常起動(dòng)、停車、反向運(yùn)行，要保證其能以比較高的速度安全的往返運(yùn)行，要求提升系統(tǒng)的控制性能好，應(yīng)有較高的調(diào)速性能和位置控制。

2 提升機(jī)的組成及分類

2.1 提升機(jī)的組成

提升機(jī)是提升機(jī)械的設(shè)備（一種大型），是由電機(jī)帶動(dòng)其運(yùn)行的，通過(guò)帶動(dòng)鋼絲繩從而間接帶動(dòng)井筒中的容器能上下升降，進(jìn)而完成礦井的輸送任務(wù)。裕泰煤礦提升系統(tǒng)主要由電機(jī)、制動(dòng)系統(tǒng)、減速器、滾筒、深度指示系統(tǒng)、液壓站系統(tǒng)與電控系統(tǒng)等組成，采用交流異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。

2.2 提升機(jī)的分類

提升機(jī)按結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)方式可以分為：纏繞式和摩擦式。纏繞式的主要工作機(jī)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(gè)容器的是單筒。雙筒具有兩個(gè)容器（每個(gè)卷筒各配一根鋼絲繩將其連接），其中一個(gè)容器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)上升，則另一個(gè)容器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)必處于下降狀態(tài)。摩擦式提升機(jī)主要是多繩滾筒式。裕泰煤礦由于礦井能力較小，生產(chǎn)服務(wù)年限也較短，提升系統(tǒng)運(yùn)輸任務(wù)不重，動(dòng)力負(fù)荷較小，所以提升系統(tǒng)采用單繩纏繞式提升機(jī)就能滿足生產(chǎn)要求。

3 變頻器的工作原理

裕泰煤礦提升機(jī)變頻器型號(hào)為6SE7036-5WK60型西門子變頻器?，F(xiàn)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(zhuǎn)換成直流電源這個(gè)過(guò)程需要整流器的幫助;第二步將直流電源轉(zhuǎn)換成可以供給電動(dòng)機(jī)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(huán)節(jié)，濾波、直流儲(chǔ)能和緩沖無(wú)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(jī)使用變頻器調(diào)速后取得的效果

變頻調(diào)速應(yīng)用于裕泰煤礦提升機(jī)后取得的效果：①不但可以平滑的調(diào)速，重要的是調(diào)速范圍變大。變頻器的輸出頻率可以通過(guò)控制器的控制實(shí)現(xiàn)連續(xù)的調(diào)節(jié)，達(dá)到無(wú)級(jí)調(diào)速的功能，促使電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流不是很大，動(dòng)力負(fù)荷同樣很小，調(diào)速顯得平滑而且感覺(jué)不到?jīng)_擊;②調(diào)速的精度相當(dāng)高：在自然特性狀態(tài)上電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的外特性表現(xiàn)比較硬，負(fù)載變化受到轉(zhuǎn)速的影像較小;③品質(zhì)（動(dòng)態(tài)）好：提升機(jī)的起動(dòng)比較快，制動(dòng)時(shí)間也很短，反轉(zhuǎn)和調(diào)速過(guò)程所需要的時(shí)間也是達(dá)到了消耗最少;④易實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的換向，一旦頻率為零后就能反向開(kāi)車，反轉(zhuǎn)通過(guò)改變相序而實(shí)現(xiàn)，這一過(guò)程利用控制器，綜述可實(shí)現(xiàn)平滑的過(guò)渡于四象限內(nèi);⑤特別省電：采用變頻調(diào)速后，啟動(dòng)為軟啟動(dòng)，以負(fù)荷大小數(shù)值的變化作為依據(jù)，使用負(fù)荷控制器自動(dòng)調(diào)整皮帶機(jī)的轉(zhuǎn)速，達(dá)到省電的目的;⑥不但可以方便快捷的設(shè)置變頻器的功能參數(shù)，最主要的是還可以對(duì)多套參數(shù)設(shè)置進(jìn)行保存，以后在使用過(guò)程中可以根據(jù)不同的工況進(jìn)行設(shè)置;甚至還能做到對(duì)變頻器每一次的操作及故障進(jìn)行記錄;對(duì)于運(yùn)行參數(shù)可以做到定時(shí)記錄，還能對(duì)記錄報(bào)表隨時(shí)進(jìn)行查閱和打印，還可以對(duì)變頻器的輸入輸出波形進(jìn)行不限時(shí)的查看分析。

5 選擇變頻器應(yīng)注意的事項(xiàng)

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(dòng)機(jī)）和負(fù)載特性曲線（電動(dòng)機(jī)），即變頻器的容量選擇必須保證額定電流在數(shù)值上變頻器的要大于該電動(dòng)機(jī)的，或者換一種說(shuō)法就是所適配（變頻器）的電動(dòng)機(jī)功率大于該電動(dòng)機(jī)的功率。依據(jù)上訴原則在考慮到電動(dòng)機(jī)性能上的差異即機(jī)械負(fù)載的波動(dòng)，變頻容量取電動(dòng)機(jī)容量的1～2倍。另外，轉(zhuǎn)速的最低值不少于額定轉(zhuǎn)速的50%，一般調(diào)速范圍在70%～100%之間為宜，因?yàn)橐坏┊?dāng)轉(zhuǎn)速低于額定轉(zhuǎn)速的40%～50%時(shí)，電機(jī)本身的效率明顯下降，是不經(jīng)濟(jì)的;調(diào)速范圍確定時(shí)，需要避開(kāi)機(jī)組的機(jī)械臨界共振轉(zhuǎn)速，若調(diào)速至該諧振頻率時(shí)，將可能損壞機(jī)組。

根據(jù)以上原則，裕泰煤礦提升機(jī)變頻器采用6SE7036-5WK60型西門子變頻器。該型號(hào)變頻器具有豐富的通訊接口和軟硬件選件功能，能夠自動(dòng)識(shí)別電機(jī)參數(shù)，達(dá)到最佳控制性能。

6 結(jié)束語(yǔ)

裕泰煤礦提升機(jī)電氣系統(tǒng)使用了變頻器后，不但能軟起動(dòng)、軟停車，還能對(duì)機(jī)械沖擊起到減小的作用，這樣運(yùn)行可靠而且平穩(wěn);實(shí)現(xiàn)了絞車的調(diào)速、換向、能量回饋制動(dòng)等功能，節(jié)能效果很明顯。提高了礦井的生產(chǎn)效率，還增加了礦井的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]羅浩.變頻調(diào)速控制技術(shù)在礦井提升機(jī)中的應(yīng)用，管理學(xué)家，2010.