提升機(jī)的節(jié)能變頻調(diào)速控制技術(shù)
1 引言
目前礦用提升機(jī)普遍使用交流繞線式電機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速控制系統(tǒng)。提升機(jī)在減速和爬行階段的速度控制性能較差，特別在負(fù)載變動時很難實現(xiàn)恒減速控制，經(jīng)常會造成過放和過卷事故;提升機(jī)頻繁的啟動和制動工作過程會使轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速產(chǎn)生相當(dāng)嚴(yán)重的能耗;轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速控制電路復(fù)雜，接觸器，電阻器，繞線電機(jī)電刷等容易損壞，影響生產(chǎn)效益。針對串電阻調(diào)速系統(tǒng)的這些問題，本文介紹變頻器在提升機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用。變頻器的調(diào)速控制可以實現(xiàn)提升機(jī)的恒加速和恒減速控制，能很好的防止提升機(jī)過卷和過放事故發(fā)生;變頻器的的調(diào)速還可以實現(xiàn)電動機(jī)的軟啟動，取除了轉(zhuǎn)子串電阻造成的能耗，具有十分明顯的節(jié)能效果;變頻器調(diào)速控制電路簡單，克服了接觸器，電阻器，繞線電機(jī)電刷等容易損壞的缺點，降低了故障和事故的發(fā)生;
變頻器靈活的調(diào)速控制便于實現(xiàn)提升機(jī)的多段速控制，能防止叉道和彎道脫軌事故;因此，變頻器在提升機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用有十分廣闊的前景。
2 提升機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
圖1 提升機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)示意圖
圖1所示，提升機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)主要由變頻器;行程控制;操作控制;能耗制動和抱閘制動等組成，變頻器主要對提升機(jī)的升降實現(xiàn)變頻調(diào)速等;行程控制主要對提升機(jī)的變速，停車和制動等進(jìn)行精確的行程控制;操作控制主要完成提升機(jī)的提升啟動，下降啟動，故障復(fù)位及緊急制動等操作控制;能耗制動和抱閘制動主要實現(xiàn)提升機(jī)停車控制。
2.1 變頻調(diào)速
在提升機(jī)系統(tǒng)的'應(yīng)用中，變頻器主要進(jìn)行恒加速變頻調(diào)速啟動，恒減速變頻調(diào)速停車及行程變頻調(diào)速運行等變頻調(diào)速。變頻調(diào)速是通過改變電動機(jī)輸入電源的頻率來調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的，因此調(diào)速范圍很寬，一般變頻器基本上都可以達(dá)到0~400Hz，頻率調(diào)節(jié)精度一般為0.01Hz，可以很好的滿足提升機(jī)的恒加速和恒減速無級調(diào)速的要求，所以，采用變頻器后，電機(jī)可以實現(xiàn)真正意義上的軟啟動和平滑調(diào)速。變頻器調(diào)速有別于轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速，降低了轉(zhuǎn)差率，提高了電路的功率因數(shù)，可以恒轉(zhuǎn)矩輸出，輸出功率隨轉(zhuǎn)速變化，因此具有很好的節(jié)電效果。另一方面，變頻器還可通過軟件，
很方便地改變輸出轉(zhuǎn)矩(即調(diào)整轉(zhuǎn)矩補償曲線)和加減速時間、目標(biāo)頻率、上下限頻率等。變頻器還具有強大的兼容功能，并根據(jù)使用要求進(jìn)行功能組合、參數(shù)設(shè)置(修改)和動態(tài)調(diào)速。變頻器也可通過端子排控制，對行程進(jìn)行多段速度控制。圖2為變頻器恒加速和恒減速調(diào)速過程示意圖，加速和減速過程可以靈活的調(diào)節(jié)，這種調(diào)速方式對防止提升機(jī)的過卷，過放，脫軌等都是十分有利的。
圖2 恒加速和恒減速調(diào)速過程示意圖
2.2 行程控制
圖3是提升機(jī)提升和下降過程示意圖，行程控制分為2個過程，一個為正向提升行程，另一個為反向下降行程，行程控制主要將提升機(jī)的升降過程劃分成不同的行程區(qū)間，根據(jù)每一行程區(qū)間的實際情況，可以用不同的變頻調(diào)速控制提升機(jī)的升降速度，行程控制不僅控制提升機(jī)整個升降行程過程的變頻調(diào)速，而且控制提升機(jī)的停車和制動過程。行程控制可以很好的防止提升機(jī)過卷，過放，脫軌和翻車等事故發(fā)生，特別適合具有彎道和叉道的特殊斜井。
行程控制是根據(jù)提升機(jī)的升降位置(行程區(qū)間)實施控制，行程控制器將行程位置轉(zhuǎn)換成開關(guān)信號，如圖1所示，通過變頻器的控制端子進(jìn)行多段速變頻控制，停車控制和制動控制等。
2.3 制動控制
提升機(jī)的安全使用必須要有良好的制動和制動控制系統(tǒng)，制動一般采取能耗制動和抱閘制動相結(jié)合。能耗制動主要利用提升機(jī)的慣性在減速和下降行程所產(chǎn)生的再生能量進(jìn)行制動，變頻器使用能耗單元實現(xiàn)能耗制動，這是一種軟制動形式，能很好的防止沖擊和快速下滑。為了防止滑車等事故，使用抱閘對提升機(jī)實施抱死制動，抱閘制動一般在停車時使用，當(dāng)運行到停車位時，行程控制器對變頻器發(fā)出停車信號，同時，對抱閘制動器發(fā)出抱閘控制信號，實施抱閘制動，當(dāng)發(fā)生脫軌等事故時，操作控制實行緊急抱閘制動。
2.4 操作控制
操作控制主要執(zhí)行提升啟動，下降啟動和緊急抱閘制動等控制，“提升啟動”操作控制變頻器正轉(zhuǎn)運行，提升過程由行程控制器的提升行程控制完成。“下降啟動”操作控制變頻器反轉(zhuǎn)，下降過程由行程控制器的下降行程控制完成�！熬o急制動”操作主要控制異常時的變頻器停止和抱閘制動。
3 初始化調(diào)試與設(shè)置
圖3 行程控制過程示意圖
當(dāng)提升機(jī)初始安裝后，應(yīng)根據(jù)礦井實際情況對提升機(jī)的各行程區(qū)間的運行進(jìn)行調(diào)試和設(shè)置，調(diào)試和設(shè)置主要包括變頻器的運行設(shè)置和行程控制器的行程區(qū)間設(shè)置等。
3.1 變頻器設(shè)置
變頻器的設(shè)置可分二部分進(jìn)行，首先對變頻器進(jìn)行基本常規(guī)要求設(shè)置 ，參考變頻器的使用手冊進(jìn)行;然后對變頻器進(jìn)行運行要求設(shè)置，結(jié)合礦井實際情況，主要設(shè)定變頻器的控制功能要求，各段速運行頻率，加減速過程等等。
3.2 行程控制設(shè)置
行程控制設(shè)置主要根據(jù)要求設(shè)置各行程區(qū)間的范圍，并依據(jù)各行程區(qū)間的運行要求設(shè)置行程控制器的控制功能等等。
4 結(jié)論
變頻器在提升機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用可以很好的解決調(diào)速和啟動等問題，克服了轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速系統(tǒng)的控制電路復(fù)雜，破損率高等缺點，而且具有十分明顯的節(jié)能效果，具有很好的應(yīng)用和推廣價值。我們在幾個金礦和煤礦兩年多的實際應(yīng)用顯示:系統(tǒng)性能十分可靠穩(wěn)定，生產(chǎn)效率明顯提高，節(jié)能效果十分顯著。
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