变频器在提升机中改造中应用

变频器在提升机中改造中应用

卷扬提升机是用来把炉料运送到高炉炉顶给高炉加料或矿山斜井运送矿料的重要设备，我国的中小高炉基本上都是采用料车卷扬机作为标准上料设备。满足下列要求：有足够的运送能力，既上料速度能满足高炉生产的要求;运行可靠，耐用，保证高炉连续生产;能够实现上料自动化;结构简单，维护方便。

卷扬提升机的工作特点是：启动速度慢，转矩大，加速平滑，停车平稳、正确。传统的调速方法是：采用绕线转子异步电动机，通过集电环和碳刷在转子回路中串进若干段电阻，由接触器控制接进电阻的多少来控制转速。

但存在以下缺点：

（1）串联电阻调速，其调速变化呈跳跃状，使得减速机齿轮、天轮、中轮、料车与斜桥导轨之间，在加减速运行阶段均受到冲击力的作用，设备易损坏，钢丝绳易疲惫，导致维修量大，检验用度增加。

（2）串联电阻调速范围小，使得料车速度呈突变，减速后停车时仍有较高转速，对制动器和限位开关的调整精度要求高，且轻易发生越位及掉道事故而影响生产。

（3）串联电阻调速，使得料车起动及减速时，大部分电能消耗在电阻器上;当电动机在电压下降时，力矩下降，转差率增大，严重时，料车无法启动，易于产生事故。

（4）能耗高，低速机械特性软。由于转速的降低是通过转子外接电阻消耗能量来实现的，并且转速越低，机械特性越软，消耗在电阻中能量比例越大，极不经济，电网电压的高低对速度影响很大。随着变频器技术的飞速发展。各生产厂家推出了特殊工况的专用变频器，采用变频器改造系统，可以解决以上题目。

（1）原系统参数

斜井提升机原使用牵引电机是绕线式交流异步电动机，型号为75kW电机，该电机采用工频供电，调速方法为采用通过集电环和碳刷在转子回路中串进若干段电阻，由接触器控制接进电阻的多少来控制转速，凸轮控制器，接触器互锁控制。

（2）变频改造方案

保存原控制系统及制动系统以做备用，采用鸿宝系列电流矢量型变频器HB093T3（93kW）。该产品反映时间短，保护功能齐全。

l 开关环磁通矢量控制及开，关环V/F控制可自由选择。

l 适合机械特性负载，针对流体负载和实际工况可酌情降档使用。

l 超低速高启动转矩，低速转矩可达150%额定转矩（100～300可设定）。

l 速度控制范围可达1:1000（在闭环控制模式下）。

l 速度控制精度可达 0.02%，频率精度可达 0.01%，输出频率分辨率可达0.01HZ。

l 加速时间可设定0.01秒，动态响应良好，负载适应性极强。

l 具有滑差补偿，转矩补偿，速度控制（ASR），键盘数据复制，自学习。

l PID调节，计时，节能，追逐防止等多种高级功能。

l 具有多功能输进，输出端子功能，多功能模拟输进，输出功能及串行通讯接口。

l 具有2种参数的在线监视功能。

l 具有电机保护，瞬时停电处理及失速防止，频率检出，异常复位，过力矩输出，力矩极限，硬件保护功能及诊断功能，将避免机器可能发生的意外损坏。

l 独特，先进的主回路设计及报警功能，将完全保证整体的高可靠性。

l 具有中英文显示，界面友好。（变频系统改造框图见图1）

（3）制动方式

提升机整个运行过程中有两个状态反馈的能量比较大:一种状态是在重物下降时，电机处于发电状态，产生的再生能量反馈;另一种状态是制动停止时产生的再生能量反馈。针对这两种情况，在选制动单元和制动电阻时，我们选择制动电流较大的制动单元以及与之配套的大功率的适当阻值的制动电阻。

制动部分变为热能消耗。为防止提升或下降时因矿山轨道的可能产生的有时脱轨停车，必须采取液压制动器和手动制动器进行机械制动。为防止溜车的控制，由外部加装的直流制动给电机加直流电源，将电机瞬时减速至启动液压制动器的抱闸动作防止溜车。

3 改造后的效果

从改造后运行来看，效果非常明显：

（1）系统采用段速度控制，启动冲击小，可以缓启缓停，减少了电机启动时对变速齿轮的冲击，卷扬提升机的启动、制动、加速、减速等过程更加平稳快速，减少负载的波动;操纵灵活易把握。

（2）由于电动机启动电流限制得较小，频繁启动和停止时电动机热耗减少、寿命延长;液压制动器和手动制动器在低速时操纵，其减少闸皮的磨损延长使用寿命，保养时间和用度都得以减少。卷扬机钢丝绳的使用寿命也明显延长。

（3）停车位置正确，重车、空车停车位置基本一致。（4）由于往掉了外接启动电阻，因而进步了系统的用电效率，经测算节电率达20%以上，估计年节电约几万千瓦时

4 抗干扰措施

变频器调速技术是集自动控制、微电子、电力电子、通讯等技术于一体的高科技技术。它以很好的调速、节能性能，在各行各业中获得了广泛的应用。由于其采用软启动，可以减少设备和电机的机械冲击，延长设备和电机的使用寿命。随着科学技术的高速发展，变频器以其具有节电、节能、可靠、高效的特性应用到了产业控制的各个领域中，如变频调速在供水、空调设备、过程控制、电梯、机床等方面的应用，保证了调节精度，减轻了工人的劳动强度，进步了经济效益，但随之也带来了一些干扰题目。现场的供电和用电设备会对变频器产生影响，变频器运行时产生的高次谐波也会干扰四周设备的运行。变频器产生的干扰主要有三种：对电子设备的干扰、对通讯设备的干扰及对无线电等产生的干扰。对计算机和自动控制装置等电子设备产生的干扰主要是感应干扰;对通讯设备和无线电等产生的干扰为放射干扰。假如变频器的干扰题目解决不好，不但系统无法可靠运行，还会影响其他电子、电气设备的正常工作。因此有必要对变频器应用系统中加防干扰措施分别在输进输出侧加电抗器，滤波器直流电抗器并保证不同的点很好的接地。系统图如下：

5 使用变频器应留意的题目

为了保证提升性能够安全可靠的运行，防止变频器跳故障时，矿车下滑“溜车”，需要增加一套安全保障系统。在变频器的外部，增加了一套直流制动加液压抱闸的制动系统，一旦变频器跳故障，由变频器发出故障信号，控制直流制动电路，给电机定子绕组施加低压直流电流，减缓“溜车”速度，同时液压抱闸抱