提升绞车变频调速改造及效果分析

提升绞车变频调速改造及效果分析摘要煤矿在用的提升绞车多数采用绕线电机转子回路串电阻

调速，存在调速不匀，发热，能耗大，故障多等缺点。变频调速可以实现提升绞车的无级调速控制，具有自动控制，消除电阻器发热，降低能耗，故障少，维护方便等优点。本文叙述煤矿提升绞车变频调速的改造及应用效果。

关键词煤矿；提升绞车；变频调速；改造；节能；效果

中图分类号th2 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2011）50-0186-02

0引言

煤矿提升绞车担负着斜井或立井的提升运输任务，是提升煤炭、矸石、材料及运送人员的关键设备。煤矿在用的提升中，多数是采用绕线式电机转子回路串电阻调速，是能耗较大的设备。变频调速的普遍应用，为煤矿提升绞车的调速改造，开辟了节能新途径。在较少的投资改造后，能够实现无级调速，降低能耗，故障少，维护方便等良好效果，具有广泛的应用前景。

1 提升绞车串电阻调速的缺点

1.1有极调速，变速冲击大

提升绞车串电阻调速，在加速或减速过程，其速度呈阶梯式跃变，变速冲击大，对提升钢丝绳，提升容器及连接装置等都产生较大的冲击力，也容易造成提升容器脱轨掉道。在提升运送人员时，

其调速不匀称，让乘坐人员感觉不舒服。变速冲击也给矿井提升安全带来隐患。

1.2电阻器易发热，能耗大

提升绞车串电阻调速，在低速运行阶段，其能耗在转子回路的电阻器上消耗，电阻器易发热，造成了严重的能源浪费。当下放重物时，电机处于发电状态，由于没有能量处理环节，大量的电能消耗在转子电阻上，据测定，约有30%的能量消耗在电阻器上，造成浪费。同时也影响电阻器及电机的使用寿命。

1.3启动电流大，力矩小

绕线式电机的启动电流达额定电流的2~3倍，给电网造成冲击，特别是较大功率的提升机更为明显。启动力矩小，带负荷能力差。在低速和爬行阶段。需要依靠制动闸配合进行速度控制，速度控制性能较差。

1.4控制系统复杂，故障多

提升绞车采用串电阻调速，其电控系统复杂，电器元件多，因频繁的调速切换过程中，很容易使接触器、电阻器、电机电刷等电器元件出现故障、失灵或损坏。维修费用高，维护工作量大，影响矿井生产的机率高。

2 变频调速改造措施

提升机的电控系统采用plc精确控制，用变频调速系统替代原串电阻调速系统。这里介绍保留原有的串电阻调速系统，改造时增

加转换开关，以实现在变频调速或串电阻调速之间的灵活切换，达到两套系统互为备用。具体接法如下。

2.1主回路

主回路增加3个三刀双向开关（qs1、qs2、qs3）作为切换装置，让三相电源、定子线圈、转子线圈分别接至相应开关位置，实现切换。如图1（a）、（b）所示。

当处于变频调速运行时，所有开关切换至变频位置，三相电源经双掷开关 qs1、自动空气开关qa接至变频器输入端子（r、s、t）（同时将零线接至变频器零线端子n），变频器输出端子（u、v、w）经双掷开关qs2接至电机定子线圈，绕线电机转子线圈经双掷开关qs3后处于短接状态。

当处于原串电阻调速运行时，所有开关切换至工频位置，三相电源经双掷开关qs1、qs2接至定子线圈，绕线电机转子线圈经qs3接至原调速电阻装置。

2.2 控制回路

变频调速器提供完善的接口电路和工业标准信号，内设plc与计算机编程接口，采用最新windows版本编程软件进行编程，既可以与新装系统实现配套使用，也可以对老系统进行改造。接口电路实现了变频调速器与控制系统的连接，具有正、反转控制，速度调节，（可以采用档位调节方式，也可以采用模拟量输入方式），制动系统连锁，安全回路连锁，监视操作、自动运行、状态提示等功能。

2.3运行控制方式

变频调速器依据提升机控制系统的不同，采用不同的接线方式及控制程序，可以实现灵活的操作运行方式。变频调速系统可以实现自动运行和手动运行两种方式。

2.3.1自动运行方式

利用变频调速器内部的plc 控制系统，设置闭环速度控制软件参数，可以实现从起步、加速、等速、减速、停车等全过程自动调速运行方式。提升机运行过程中，除开、停机外，可以不需要人工干预。同时在控制台显示不同的运行状态。

2.3.2手动运行方式

在设置手动运行方式下，操作人员通过改变主令控制器输出量，来控制变频调速器，以实现电机的爬行、加速、减速、等速运行，实现无级调速。在系统给出减速信号后，变频调速器同样会启动机内部自动减速程序。有效防止人工误操作的发生，保障系统运行安全。

3 变频调速应用效果

1）新型变频调速器具有能量回馈功能，将提升绞车下放时的机械能转换成电能回馈到电网。同时消除了调速时电阻能耗所产生的发热。节电效果明显。改造前后通过电能计量统计，节电率可达30%~35%；

2）调速范围广，实现无级调速。从起步、加速、等速到减速停

车，全过程变速均匀，消除了阶梯变速的现象，使提升容器的起步，停车运行平稳，减少机械冲击，提高了安全系数；

3）启动电流小，起步平稳。电机在低频率下启动，电流小，对电网及机械没有冲击。加减速过程中电机控制平稳，速度不随负载的变化而有变化；

4）故障少，减少了维护工作量，降低维修成本。同时也没有了电阻的发热，改善了作业环境；

5）机械制动与安全回路配合可靠，当系统出现紧急情况或突然停电时，变频调速系统能够发出指令，自动实现机械制动，最大限度的保障了安全。机械制动时变频调速系统不会出现过载、过流等现象，可以实现重物的上升中途停车或平稳起步；

6）操作简便、易于掌握，设备振动小，噪声降低。

4 结论

选用能量回馈型变频调速器，对提升绞车进行了变频调速改造后，运行情况良好，控制系统安全可靠，稳定性好，操作简单方便，维护量少，节电效果明显。

参考文献

[1]电力拖动与控制.中国矿业出版社.

[2]plc编程入门教程.西门子公司.

[3]变频调速器产品说明书.