铁煤集团大明矿副井绞车变频改造方案.doc

铁煤集团大明矿副井绞车变频改造方案
一、前言
变频技术是应变交流电机无级调速的需要而诞生的。20世纪50年代末，美国通用电气公司推出了电力半导体组件晶闸管（可控硅SCR），给变频技术提供了划时代意义的基础硬件。进入70年代，由于直流电机的调速局限性，交流电机越来越受到人们的青睐。随着市场需求的增长，技术也日益发展和完善。1971年，美国、德国提出了矢量控制技术，使得变频器的交流调速性能可以和直流调速相媲美。1973年，美国提出了电力电子技术这一新的技术学科，其最大应用领域就是调速传动。1979年，日本采用矢量控制的变频调速系统开始实用化，技术又上了一个新台阶。到了20世纪80年代，由于电力半导体开关器件和微电子技术的进步，变频器性能及可靠性提高，生产成本下降，其应用开始普及。
几十年间，电力电子器件也从最初的SCR(晶闸管)、GTO(门极可关断晶闸管)，经过BJT(双极型功率晶体管)、MOSFET(金属氧化物场效应管)、SIT(静电感应晶体管)、SITH(静电感应晶闸管)、MGT(MOS控制晶体管)、MCT(MOS控制晶闸管)，发展到今天的IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、HVIGBT(耐高压绝缘栅双极型晶闸管)，器件的更新促使变频器的应用领域更为广泛，市场规模随之迅速扩大。
1．我国变频技术的发展历程和现状
从总体上看，我国变频调速技术起步较晚，比欧美、日本等发到国家晚了10至15年。
在中低压变频器方面，国内大部分产品都是普通的V/F控制，大部分应用还局限于对性能要求不高的低端场合。推出成熟的矢量产品的国内品牌仍是极少数，到目前为止只有英威腾、森兰等有限的几家。
铁煤大明矿副井绞车提升设备采用饶线电机串电阻调速，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、安全可靠性差，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，天津民益电器有限公司作出转子变频调速电控系统。
变频调速是目前交流异步电动机最理想的调速方式，它模拟直流电动机的调速方法，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。
“绞车转子变频操控系统”由整流/回馈单元柜、、逆变单元、辅助控制柜、PLC柜、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。
副井提升机为200KW，考虑到负载的特殊性和系统的可靠性，在设计中，“转子电机变频操控系统”选用了250KW变频器。变频系统本身带有软制动，为了安全起见，把原有的手动液压闸改造成径向液压闸，增加了液压站。
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，采用了变频器后，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，在基频以下为横转矩输出，输出功率随转速变化，因此具有很好的节电效果。另一方面，变频器还可以通过软件，很方便的改变输出转矩（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，通过工业控制计算机调用内部功能，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，还可以通过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。
提升机转子变频的创新点之一就是在提升机系统中采用低压变频器对高压供电绞车进行改造，扩大了变频器的应用范围，另一技术特点创新就是采用了双“PLC”工作，主PLC负责提升机的工艺控制和安全保护控制，从PLC构成监视及监控，整个有主有从，互相分工，互相监视。
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。系统自动输出异常信号，控制系统安全抱闸。
总之，提升机转子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。
响应速度电流双闭环、动态调节迅速，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、机械制动、安全保护为一体，提高了设备的整体功能。
调节系统具有主回路过压、欠压、过流、限流、电机限速/超速等各项保护，操作直观简便，驾驭轻松自如。
节能率高。
传动参数可手动/电脑通讯两种形式，输入并保存，（便于维护）。
该系统与2002年4月在大明矿主井正式投入使用，已经安全无故障运行至今。
二、原提升机系统简介
原提升机系统主要由主轴装置、减速机、饶线式电机、手动液压角移