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

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1提升机变频调速系统示意图

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。另一方面,变频器还可通过软件,
很方便地改变输出转矩(即调整转矩补偿曲线)和加减速时间、目标频率、上下限频率等。变频器还具有强大的兼容功能,并根据使用要求进行功能组合、参数设置(修改)和动态调速。变频器也可通过端子排控制,对行程进行多段速度控制。图2为变频器恒加速和恒减速调速过程示意图,加速和减速过程可以灵活的调节,这种调速方式对防止提升机的过卷,过放,脱轨等都是十分有利的。

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2恒加速和恒减速调速过程示意图


2.2行程控制
3是提升机提升和下降过程示意图,行程控制分为2个过程,一个为正向提升行程,另一个为反向下降行程,行程控制主要将提升机的升降过程划分成不同的行程区间,根据每一行程区间的实际情况,可以用不同的变频调速控制提升机的升降速度,行程控制不仅控制提升机整个升降行程过程的变频调速,而且控制提升机的停车和制动过程。行程控制可以很好的防止提升机过卷,过放,脱轨和翻车等事故发生,特别适合具有弯道和叉道的特殊斜井。
行程控制是根据提升机的升降位置(行程区间)实施控制,行程控制器将行程位置转换成开关信号,如图1所示,通过变频器的控制端子进行多段速变频控制,停车控制和制动控制等。
2.3制动控制
提升机的安全使用必须要有良好的制动和制动控制系统,制动一般采取能耗制动和抱闸制动相结合。能耗制动主要利用提升机的惯性在减速和下降行程所产生的再生能量进行制动,变频器使用能耗单元实现能耗制动,这是一种软制动形式,能很好的防止机械冲击和快速下滑。为了防止滑车等事故,使用抱闸对提升机实施抱死制动,抱闸制动一般在停车时使用,当运行到停车位时,行程控制器对变频器发出停车信号,同时,对抱闸制动器发出抱闸控制信号,实施抱闸制动,当发生脱轨等事故时,操作控制实行紧急抱闸制动。

2.4操作控制
操作控制主要执行提升启动,下降启动和紧急抱闸制动等控制,提升启动操作控制变频器正转运行,提升过程由行程控制器的提升行程控制完成。下降启动操作控制变频器反转,下降过程由行程控制器的下降行程控制完成。紧急制动操作主要控制异常时的变频器停止和抱闸制动。

3初始化调试与设置

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3行程控制过程示意图

当提升机初始安装后,应根据矿井实际情况对提升机的各行程区间的运行进行调试和设置,调试和设置主要包括变频器的运行设置和行程控制器的行程区间设置等。
3.1变频器设置
变频器的设置可分二部分进行,首先对变频器进行基本常规要求设置,参考变频器的使用手册进行;然后对变频器进行运行要求设置,结合矿井实际情况,主要设定变频器的控制功能要求,各段速运行频率,加减速过程等等。
3.2行程控制设置
行程控制设置主要根据要求设置各行程区间的范围,并依据各行程区间的运行要求设置行程控制器的控制功能等等。

4结论

变频器在提升机系统中的应用可以很好的解决调速和启动等问题,克服了转子串电阻调速系统的控制电路复杂,破损率高等缺点,而且具有十分明显的节能效果,具有很好的应用和推广价值。我们在几个金矿和煤矿两年多的实际应用显示:系统性能十分可靠稳定,生产效率明显提高,节能效果十分显著。

参考文献
[1]张同庄,曹以龙,谢桂林.矿井交流提升机低频拖动的智能控制[J].中国矿业大学学报1999(2).
[2]王建华,吴道.电工学实验第3[M].北京:高等教育出版社,2003.
[3]HFV系列通用型变频器使用说明书(3),眼台惠丰电子有限公司.

 


关键词: 提升机           

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