湖南宝山铅锌银矿副井绞车变频改造方案.doc

前言

湖南宝山铅锌银矿副井卷扬机提升设备采用绕线电机串电阻调速。这套装置存在着很多缺陷，例如故障率高、维护费用高、运行效率低、噪音大，制约生产发展等。为了提高生产装备技术水平，提高生产能力，针对现副井，提出了改造要求，由长沙海特电子自控科技有限公司和烟台惠丰电子有限公司作出卷扬机变频操控系统方案。
变频调速是目前交流异步电动机最理想的调速方式，它模拟直流电机的调速方法，并考虑了电动机动态性能要求，具有无级调速、响应迅速、运行平稳、控制灵活等特点，广泛应用于各个领域。
“卷扬机变频操控系统”由变频柜、泄放单元、泄放电阻、操控台等组成，整套系统体积小、重量轻、操作使用方便可靠，并且完全沿用矿山设备的操作习惯。事实上，单从系统外观上看，新系统比原系统就有很大的优越性：原系统共有四个电控柜或电阻柜和一个操控台，而“卷扬机变频操控系统”只有一个变频控制柜和一个操控台。
副井卷扬机电机为115KW，考虑到负载的特殊性和系统可靠性注1：所使用电机为10级，其负载动态变化较大，因此选配的变频器必须具有足够的裕量。
，在设计中，“卷扬机变频操控系统”选用了160KW变频器，泄放单元和泄放电阻的作用主要是泄放电机所产生的再生能量。变频系统本身带有软制动，为了安全起见，继续应用了原系统的液压抱闸装置，作为安全保障。
变频调速器是通过改变电动机输入电源的频率来调节电机转速的，因此调速范围很宽，可以达到0~400HZ。频率调节精度为0.01HZ，基本上实现了无级调速。所以，采用变频器后，电机可以实现真正意义上的软启动和平滑调速。并且，变频器提高了输入电源的功率因数，在基频以下为恒转矩输出，输出功率随转速变化，因此具有很好的节电效果。另一方面，变频器还可通过软件，很方便地改变输出转矩（即调整转矩补偿曲线）和加减速时间、目标频率、上下限频率等。它还具有强大的兼容功能，通过微型键盘终端调用内部功能，并根据使用要求进行功能组合、参数设置（修改）和动态调速。通常，变频器可通过键盘操作，也可通过端子排控制，还可通过PLC进行多段速度控制。外控信号可以是电压，也可以是电流，还可通过编码器进行数字控制。
“卷扬机变频操控系统”的创新点之一就是在卷扬机系统中采用了泄放单元，该装置包括开关电源、电压采样与处理电路、脉冲信号发生与触发电路、保护电路、IGBT驱动电路及IGBT功率模块等。装置外设调节旋纽，可用来调节泄放的阀值电压和泄放速度。装置分别与变频器和泄放电阻连接。其中泄放电阻的大小直接影响泄放速度。
“卷扬机变频操控系统”的另一技术创新点就是在变频器内部设置了“PLC”功能，从而可以灵活控制液压抱闸装置，使之完成放开、抱闸和适度抱闸等不同操作功能。此处，液压抱闸装置为原系统所用，其机械可靠性早已得到证实。
操控台在外观上保持了原来风格，但内部控制系统和外部指示均为全新设计。操作继续沿用以前习惯，主令开关手柄改为无级调速手柄，用于动态调速。另外，加设了“紧急制动”按钮和“非常制动”按钮，以提高制动的可靠性。一般地，当变频器发生故障时，系统自动输出异常信号，控制系统安全抱闸。如果自动抱闸线路出现故障而不能准确执行功能时，操作“紧急制动”按钮可以紧急制动；如果“紧急制动”功能也失效，则可起用“非常制动”，按下该按钮，即可切断接触器线圈的控制电源，直接启动抱闸装置，从而达到最可靠的制动。
总之，“卷扬机变频操控系统”具有很高的技术含量和很好的技术优势，这主要体现在：
实现了电动机的软启动。
实现了无级平滑调速，可在静态或动态任意调整电机转速。
运行平稳，无转差冲击，延长了机械系统的使用寿命。
响应迅速，控制灵活，便于实现集中控制和系统集成。
集信号处理、运行控制、电子制动、机械制动、安全保护为一体，提高了设备的整体功能。
操作直观简便，驾驭轻松自如。
节能率高。
该系统于2002年4月首次在金蟾山金矿安装调试，同期经过矿旗两级验收，并正式投入使用，到鉴定之日已经安全无故障运行至今。

原卷扬提升机系统简介

原卷扬机系统主要由主轴装置、减速机、绕线式电机、盘形闸、液压站、深度指示器、天轮、配重、井架、电源柜、加速控制柜、动力制动柜、电阻柜等组成。该系统在我国各矿区被普遍采用。
该矿卷扬提升机是关键的采矿设备，对安全性要求特别高，而对设备的效率、操作性以及自动化程度几乎没有要求。一般地，一种证明安全可靠的设备在矿山使用后，是轻易不会更换和改造的。原卷扬机系统就是这样，几十年来被普遍使用，原卷扬系统迫切需要改造。
然而，原系统由于技术落后、辅助环节多、故障点多，其动态性能差、调速不平稳，并且经常发生诸如电阻烧毁、接触器烧毁、可控硅损坏等问题，给生产和维护带来很大困难。据矿主管领导和操作工介绍，该套系统故障率和维修费用都很高，更重要的是由于经常维修，影响正常生产，给企业造成