其它-煤矿提升机的电力拖动与控制系统

煤矿提升机的电力拖动与控制系统
能源环境煤矿提升机的电力拖动与控制系统
辽源职业技术学院(吉林辽源) 葛立臣
【摘要】本文主要阐述了煤矿矿井提升机电力拖动控制装置的要求，提出了提升机的电力拖动与控制系统的方案，尤其是晶闸管—电动机直流拖动可逆提升电控系统和交—交变频交流拖动可逆提升电控系统。

【关键词】提升机；电力拖动；控制系统
1、提升机电力拖动控制装置的要求
煤矿矿井提升机电控系统技术的性能，对矿井生产的效率和安全有直接影响。

煤矿技术人员要把握提升机电控系统原理，提升机对电控系统的要求，及各种电气传动方案的特点。

矿井提升有正向提升和反向提升，对不同水平的提升，每次提升循环容器的上升或下降的运动距离一般是相同的，也会出现不同情况。

每次提升都要经过启动、加速、等速、减速、爬行至停车的运行过程，提升机对电控系统有以下基本要求：
（1）满足四个象限运行要求
提升机正向提升，拖动电动机运行在Ⅰ象限。

但在减速下放时，若是正力减速，拖动电动机也运行在Ⅰ象限；而若负力减速，拖动电动机就运行在Ⅰ象限。

在提升机反向提升时，拖动电动机工作在Ⅰ和Ⅰ象限。

所以，提升机的运行要能满足四象限的运行要求。

（2）平滑调节速度，还要有较高的调节精度
电控系统必须能满足运送物料，达到额定速度、运送人员要求不高于额定速度，要求提升机电控系统平滑连续调节运行速度。

为在不同负载下减速段的距离误差尽量地小，提升机的静差率越小越好，这样，能使爬行段距离尽量设计得小，减少低速爬行段的时间，缩短提升周期，提高提升能力。

（3）要有准确可靠的速度给定装置
电控系统加减速时要平稳。

矿井提升机的加速度、减速度要按照《煤矿安全规程》进行限制。

立井在提人时加、减速度都不得超过0.75m/s2；在斜井提人时加速度和减速度都不可超过0.5m/s2。

限制加速度是为减少人对加减速度的不适反应程度，降低提升机加速时的电流冲击，提高提升设备的使用寿命。

矿井提升机系统是控制系统，提升容器在井筒中的哪些位置应加速、等速、减速、爬行都要按规范要求操作。

要按提升容器在井筒中的位置确定给定的速度，按行程要求产生速度给定信号。

（4）设置行程显示与行程控制器
电控系统要设置可靠的提升容器，新型深度显示装置采用数字化显示。

要设置有可靠的位置检测环节，准确检测提升容器在井筒中与减速点开始、停车及过卷相对应的位置，以控制提升机能可靠减速、停车等。

（5）设置完善的故障监视装置
电控装置的高可靠性是电控系统质量好，故障少；发生故障要根据故障性质及时进行保护，并对故障内容进行记忆和显示，以尽快排除故障。

（6）要设置可靠的可调闸控制系统
可调闸是液压调节机械闸制动系统，是提升安全运行的保护措施，所以，要求制动系统的控制要安全可靠。

可调闸系统控制一般分为工作闸、制动控制和安全闸回路控制。

工作制动是在手动操作或在自动操作方式下停车或定车手段，而安全制动是在系统发生故障时，使提升机快速减速停车并在静止状态下不松闸。

2、提升机的电力拖动方案
（1）绕线型异步电动机转子回路串电阻提升电控系统
绕线型异步电动机转子回路串联附加电阻，利用控制器或磁力站对附加电阻进行不同的组合，改变其大小，实现调速目的。

按提升机调速性能的不同要求，一般电阻组合有5级、8级和10级等。

级数越多，调速越平滑，但还是有级调速方式。

这一方案在加速期和低速运行时，多数能量（转差能量）以其热能的形式消耗在转子附加电阻上，系统运行效率低。

在负力减速时，通常采用动力制动或低频制动，应设置辅助电源和定子绕组的二次切换操作。

因受交球接触器容量的限制，单机运行功率不超过1000kw，双机不超过2000kw。

此方案的优点是结构比较简单、维护比较容易、操作比较方便，是一般矿井采用较多的提升机电控系统。

（2）双机拖动提升电控系统
双机拖动是把两台同容量或不同容量的电动机通过一定的刚性连接。

共同拖动一台提升机。

与单机拖动相比，它的优点是能扩大电动机的使用容量，减小电力拖动系统的转动惯量；按照负载状况，确定单机或双机的投入，以提高效率，增加系统的可靠性；通过合理调节两机的运行状态，获得比单机更平滑的加、减速调节，良好的减速和爬行运行特性。

其缺点是控制设备多而复杂，维护量大。

（3）发电机一电动机直流拖动可逆提升电控系统
直流拖动可逆提升系统是由直流发电机为直流电动机M提供幅值、极性可变的直流电源。

直流发电机由交流同步电动机拖动，通过改变直流发电机励磁电流改变输出电压。

此方案能实现无级调速，电动状态与制动状态的切换是快速平滑的，较好满足四个象限平滑调速的要求，一般采用速度闭环控制调速，精度较高，无功冲击小，
功率因数高，还能向电网提供超前无功功率，通过调节同步电动机的功率角，改善电网的功率因数。

它的主要缺点是运行效率较低，一般效率仅有0.8左右；占地面积较大、噪声较大；维护工作量较大；耗费金属量较大等。

目前已被晶闸管—电动机直流提升系统取代。

（4）晶闸管—电动机直流拖动可逆提升电控系统
晶闸管一电动机直流拖动可逆提升系统用静止的晶闸管整流器取代旋转变流器（发电机组）为直流电动机供电，其效率、控制精度、运行特性及可靠性等都比发电机—电动机系统大大提高。

受电动机换向器和晶闸管变流器容量的限制，电动机的容量通常在4000kw以下。

而在拖动容量大于1000kw和提升速度达10m/s 以上时，一般考虑直流拖动。

（5）交—交变频交流拖动可逆提升电控系统
随着电力电子器件和微电子技术的发展，20世纪80年代以来，尤其是21世纪以来，交一交变频器一低速同步电动机调速在矿井提升系统中得到广泛应用，实现了多微机全数字控制，此方案控制性能好、运行效率较高、单机容量较大、体积较小、系统惯量较小和维护工作量较少，是低速大容量矿井提升机传动的主要发展方向和一些大型矿井的必备设备，单机传动功率目前已达到
5000kw—8000kw。

此系统一般采用把同步电动机转子外装与摩擦式提升机的滚筒结为一体，形成体积更小、重量更轻的机电一体化方案，明显降低了投资成本。

同时，它系统复杂，新技术、新器件较多，对运行现场的管理和维护技术人员的要求都比较高。

《科技与企业》杂志2011年12月（下）113。