矿井提升机变频调速电控系统技术培训教材

隔爆兼本安型全数字矿井提升机

变频调速电控系统

技术培训

一、目录

➢系统概述

➢系统组成

➢变频调速系统

➢PLC控制系统

➢提升信号系统

一、系统概述

1 ,变频绞车

煤矿井下斜井绞车，以前主要是以交流异步电机转子串电阻调速绞车

(电气拖动）,液压绞车(液压拖动)等几种方式为主，但这些设备在安全可

靠性、调速、节能、操作、维护等方面都不同程度的存在缺陷。

串电阻调速主要缺陷有:

1),属于有级调速, 开环运行,因而调速精度低,特别是在出现负力提升

时,要由司机判断速度来人为投入低频或动力制动装置,因而很不安全。

2),转子串入附加电阻后，电机机械特性很软，低速运行时负载稍有变

化转速波动很大。

3),电机低速运行时效率很低，电动机电磁功率中的转差功率全部转化

为转子回路中的铜耗以发热的形式消耗掉，浪费了大量的电能。

4),由于电机转子回路串有大量金属电阻,在运行中电阻散发出大量热

量，造成电阻箱变形失爆。

5),安装大量的金属电阻,大大增加了电控峒室的面积,也大大增加了峒

室的开拓费用。

液压绞车在一定程度上解决了串电阻调速的缺点,但是在使用过程中,发现液压绞车易漏油,噪声大,传动效率低,维修工作量大,液压马达故障率高等问题,这些问题都造成系统后期的运行费用很高,因而液压绞车并不是煤矿安全生产的最佳产品。

防爆变频绞车的问世,使矿井提升机的装备水平发生了质的变化。目前变频绞车已成为市场的主导产品，其主要特点如下：

1),结构紧凑、体积小、移动方便、用于矿山井下可节省大量开拓费用。

2),安全防爆,适用于煤矿井下等含有煤尘，瓦斯或其它易燃易爆气体的场所。

3),变频绞车是以全数字变频调速为基础,以矢量控制技术为核心，使异步电机的调速性能可以与直流电机相媲美。表现在低频转矩大、调速平滑、调速围广、精度高、节能明显等。

4),采用双PLC控制系统,使斜井绞车的控制性能和安全性能更加完善。

5),操作简单、运行安全稳定、故障率低、基本免维护

2 ,用途及适用围

变频绞车电控系统,适用于交流异步电动机(绕线型或鼠笼型)驱动的单滚筒或双滚筒缠绕式绞车。既可以与新安装的绞车配套使用,也适合于对老绞车电控系统的技术改造。

变频绞车电控设备适用于以下场所：

1),海拔高度不超过1000米,如超过这个海拔高度,元器件在功率、容量方面应按海拔高度的增加,适当降容使用。

2),周围环境温度不高于+40℃,不低于-20℃；

3),相对湿度不超过95±3％；

4),在无淋水、滴水、无剧烈振动和颠簸的地点使用;

5),没有强磁场作用；

6),防爆设备适用于煤矿井下等含有煤尘,瓦斯或其它易燃易爆气体的场所。

3 ,技术参数

1),电机型式及调速方式：

电机:交流异步电动机,推荐采用鼠笼电机；

单机最大容量:660V,500kW;1140V,630kW；

电机电压等级:380V,660V,1140V;电压波动围: ±10％；

调速方式：交流异步电动机变频调速；

主回路:交-直-交电压型；

功率器件:IGBT或SKiiP。

2),控制方式:PLC双线制控制。

3),适用围:井下暗斜井、暗立井;地面斜井、立井;单水平、多水平;单滚筒、双滚筒。

4) ,产品类型: 隔爆型;矿用一般型;普通型。

4, 注意事项

1),变频绞车电控设备主要由电力电子器件和半导体集成电路等组成,在运输及安装过程中,严禁水泡雨淋,要尽量避免强烈的震动,尽量垂直运输。长期不用时,应存放在清洁干燥的地方。储存与使用场所严禁有害气体和湿度超标,防止电子元器件及有关设备受腐蚀损坏。

2),防爆设备,在出厂前均已按要求装配调试合格,严禁用户改动装置壳体结构和电气元件,以确保本产品的防爆性能和电气性能。

3),严禁对变频器进行耐压和绝缘测试。

4),严禁对现场调试好的设备的电气参数和软件私自随意修改。

5),严禁擅自改变设备使用电压等级,更换使用对象和使用功率。

6),设备安装时,应严格按照厂方提供的图纸施工。严禁在强磁场附近安放和使用。变频器供电电源要求采用独立的变压器就近供电;供电回路馈电开关, 应尽量采用电控厂家所推荐的开关;变频器的输入与输出电缆应采用屏蔽电缆,电缆屏蔽层尽可能多处接地,并且应尽量避免与通讯线,瓦斯检测装置和检测线及一些电子仪器仪表等在同一巷道,同一地方相邻。如果相邻，距离要求大于500mm。

二、系统组成

变频绞车电控系统是由变频调速系统，PLC控制系统，信号系统三部份组成。

变频调速系统是根据PLC控制系统发出的控制指令，通过对绞车交流异步电动机转矩和频率的控制,来完成对绞车运行速度的控制。交流异步电动机采用了矢量控制技术后, 使异步

电机的调速性能可以与直流电机相媲美。表现在低频输出转矩大、调速平滑、调速围广、精度高、节能明显等。

PLC控制系统主要完成绞车从启动、加速、等速、减速、爬行到停车的整个运行过程的逻辑控制；行程测量、控制与指示；故障检测、报警与保护；安全电路及液压站工作制动与安全制动控制等。PLC控制系统极提高了控制系统本身的安全可靠性，使绞车控制性能和保护性能更加完善；使控制系统的硬件组成和线路更加简化；操作和维护更加容易。PLC控制系统受信号系统控制与闭锁。

信号系统是根据上下井口和各个中段的生产情况,在具备开车条件后，由各水平信号工以打点的形式,通知司机按要求开车,同时与PLC控制系统之间有各种信号闭锁,可避免因司机误操作造成安全故障。信号系统部有严格的逻辑闭锁和安全保护功能，并有信号显示，声光报警和通话功能。

三、变频调速系统

（一），基础知识

1,异步电动机的转速:

异步电动机定子磁场的旋转速度被称为异步电动机的同步转速。

由于当转子的转速达到电动机的同步转速时其转子绕组将不再切割定子旋转磁场，因此转子绕组中不再产生感应电流，也不再产生转矩。因此异步电动机的转速总是小于其同步转速。

异步电动机的同步转速由电动机的极对数和电源频率所决定。

同步转速：