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　　經(jīng)礦領(lǐng)導多方面考察、對比，煤礦決定對原提升絞車(chē)系統進(jìn)行改造，選用山東新風(fēng)光電子科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的風(fēng)光牌JD-BP37-400T型高壓變頻器提升系統對主井提升機進(jìn)行改造。
3 改造方案
3.1原提升設備參數

       主要設備參數如表2所示。

3.2高壓提升機變頻器參數
　　新風(fēng)光電子公司是國內較早的從事提升機變頻器研究的專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)家，風(fēng)光牌高壓提升機變頻器被列入國家火炬計劃，產(chǎn)品榮獲國家重點(diǎn)新產(chǎn)品、山東省科技進(jìn)步獎，產(chǎn)品被列入國家重點(diǎn)節能技術(shù)推廣目錄第一批名單。
　　風(fēng)光高壓提升機變頻器采用先進(jìn)的矢量控制技術(shù)，加速時(shí)可以實(shí)現較大的轉矩輸出，加速時(shí)間縮小至較短，而減速時(shí)，可以控制電機在四象限運行，輸出制動(dòng)轉矩，減速時(shí)間縮至較短，同時(shí)，將勢能轉化為電能，回饋至電網(wǎng)，從而達到節能的目的。風(fēng)光高壓提升機變頻器具體參數如表3所示。

3.3改造方案
　　為了確保安全可靠，讓變頻調速系統與原調速系統并存，互為備用，隨時(shí)可以切換。改造系統控制思路如圖1所示：

　　主回路改造原理如圖2所示：

　　圖2中K1、K2、K3為三臺高壓隔離開(kāi)關(guān)，為了確保不向變頻器輸出端反送電，K1、K3與K2采用電磁互鎖操動(dòng)機構，實(shí)現電磁和機械互鎖。K4為轉子側雙擲開(kāi)關(guān)，變頻運行時(shí)，K4切換到變頻側，繞線(xiàn)電機轉子線(xiàn)圈經(jīng)雙擲開(kāi)關(guān)K4后處于短接狀態(tài)；工頻運行時(shí)，K4切換到工頻側，繞線(xiàn)電機轉子線(xiàn)圈經(jīng)K4接至原調速電阻裝置。當K1、K3閉合，K2斷開(kāi)，K4切換到變頻側，電機變頻運行；當K1、K3斷開(kāi)，K2閉合，K4切換到工頻側，電機工頻運行，此時(shí)變頻器從高壓中隔離出來(lái)，便于檢修、維護和調試。另外，為了保證安全，變頻器高壓連跳信號和上一級的高壓斷路器也實(shí)現互鎖，變頻器高壓連跳串入上一級高壓斷路器的脫扣線(xiàn)圈，變頻器出現故障時(shí)，上一級的高壓斷路器斷開(kāi)，實(shí)現高壓故障連跳功能。
4新風(fēng)光高壓提升機變頻器系統的特點(diǎn)
　　JD-BP37-400T型高壓提升變頻調速器采用進(jìn)口IGBT為主控器件，采用先進(jìn)的矢量控制調速技術(shù)，以DSP為控制核心，精心巧妙科學(xué)的程序邏輯，以彩色液晶觸摸屏為人機對話(huà)界面，科學(xué)人性化的界面語(yǔ)言，全中文的語(yǔ)言顯示，便于操作及查詢(xún)。風(fēng)光牌高壓提升機變頻器，即可用于鼠籠式電機也可用于繞線(xiàn)式電機，即可用于新礦井配套安裝，也可用于老礦井改造。風(fēng)光6kV高壓提升變頻器，采用若干個(gè)低壓逆變器功率單元串聯(lián)的方式實(shí)現直接高壓輸出，所用的6kV高壓提升變頻器，變壓器有18組付邊繞組，每相分為6個(gè)功率單元，三相共18個(gè)單元，采用36脈沖整流，輸入端的諧波成分低于國標規定。高壓提升變頻器系統結構如圖3所示。功率單元電路如圖4所示。

　　控制器核心由高速32位芯片運算來(lái)實(shí)現，精心設計的算法可以保證電機達到較優(yōu)的運行性能。人機界面提供友好的全中文監控和操作界面，同時(shí)可以實(shí)現遠程監控和網(wǎng)絡(luò )化控制。PLC控制器用于柜體內開(kāi)關(guān)信號的邏輯處理，以及與現場(chǎng)各種操作信號和狀態(tài)信號的協(xié)調，增強了系統的靈活性?？刂破骷案骺刂茊卧逯胁捎孟冗M(jìn)的單片機等大規模集成電路和表面焊接技術(shù)，系統具有極高的可靠性。此外還有一個(gè)CPU，負責管理LED顯示屏和鍵盤(pán)。
　　另外，控制器與功率單元之間采用多通道光纖通訊技術(shù)，低壓部分和高壓部分完全可靠隔離，系統具有極高的安全性，同時(shí)具有很好的抗電磁干擾性能，并且各個(gè)功率單元的控制電源采用一個(gè)獨立于高壓系統的統一控制器，方便調試、維修、現場(chǎng)培訓，增強了系統的可靠性。
　　高壓提升變頻器是整個(gè)電控系統的一個(gè)核心部分，它具有與電控系統相適配的各種接口。它接受操作臺電控系統的操作命令，同時(shí)它又將運行狀態(tài)，包括工作頻率、電機電流、電源電壓、電流及故障信息隨時(shí)送給電控系統。變頻器本身又將工作信號及工作狀態(tài)自動(dòng)記錄以備查閱，依據用戶(hù)要求連接打印設備，每班數據打印，形成設備報表。變頻器的所有輸入、輸出接口均進(jìn)行了隔離，避免對變頻器引入干擾。當電機處于負力提升時(shí)，變頻器實(shí)時(shí)檢測進(jìn)行能量回饋電網(wǎng)。
5高壓提升機變頻器與電控系統的配合
　　高壓提升機變頻器是整個(gè)改造系統的一個(gè)核心部分，它具有與電控系統相適配的各種接口。配合自動(dòng)控制的操作臺運行時(shí)，電控臺向變頻器發(fā)出“正轉運行”、“反轉運行”和“變頻急?！比烽_(kāi)關(guān)量信號，以及一路4～20mA“給定轉速”信號。變頻器向電控臺發(fā)出“變頻器待機”和“變頻器故障”兩路開(kāi)關(guān)量信號，以及用于顯示的模擬量輸出信號。電控臺控制高壓斷路器分、合閘，變頻器輸出的“合閘允許”與“緊急分斷”分別連入相應的控制回路中。絞車(chē)上安裝的軸編碼器向電控臺發(fā)出電機轉速及絞車(chē)位置信號。電控臺接受絞車(chē)司機的操作指令。
　　變頻器執行電控系統的指令，完成啟動(dòng)、停止及其加減速的動(dòng)作。當制動(dòng)手柄與主令手柄推離零位后，經(jīng)過(guò)可編程控制器的運算發(fā)出模擬量信號作為高壓變頻器的模擬輸入給定，同時(shí)發(fā)出“正轉運行”或“反轉運行”指令，高壓變頻器接收到電控臺發(fā)出的指令，按照根據絞車(chē)速度曲線(xiàn)圖設定好的加速時(shí)間進(jìn)行升速。隨著(zhù)高壓變頻器輸出頻率由最低升至最高后，提升機進(jìn)入高速段。當提升容器運行至減速點(diǎn)時(shí)，電控臺通過(guò)輸入給定控制變頻器，變頻器依據設定好的減速時(shí)間逐漸由最高頻率向設定的爬行速度對應的頻率降速，提升機從高速階段進(jìn)入減速段運行。當前速度降至爬行速度時(shí)，提升機進(jìn)入到低速段運行，并保持該速度。提升容器運行到卸載位置時(shí)，電控臺進(jìn)行抱閘操作，同時(shí)發(fā)出“變頻器急?！敝噶?，至此完成一次提升過(guò)程。
　　整個(gè)提升機系統中設有深度指示失效、限速、過(guò)卷、反轉、制動(dòng)油過(guò)壓、閘瓦磨損、松繩、速度監視、制動(dòng)油超溫、潤滑油超壓欠壓、變頻器的輕重故障等保護功能。系統能根據故障性質(zhì)作出響應，必要時(shí)實(shí)施緊急制動(dòng)或二級制動(dòng)，確保設備及人員的安全。
6 改造過(guò)程
　　 改造工程流程如下：先把變頻器安裝到位，進(jìn)行主回路線(xiàn)路改造，然后進(jìn)行操作臺的固定安裝，連接操作臺與變頻器之間的連線(xiàn)，調試操作臺與變頻器的信號傳遞，正常后把變頻器和操作臺聯(lián)入到原操作系統中統調，帶重載調試這是改造中的重點(diǎn)部分。整個(gè)改造工程流程如圖5所示：

7基本控制
（1）交流制動(dòng)。本提升機用變頻器，交流制動(dòng)對提升系統的安全運行起到重要作用，當重車(chē)在中間停車(chē)時(shí)，檢測到停機信號后給控制器發(fā)出信號，讓變頻器由高頻迅速地降到低頻（1Hz左右），給提升機一低頻制動(dòng)，讓提升機從高速能較快速地降為低速，待PLC檢測到機械制動(dòng)起作用的信號后，PLC發(fā)出信號讓控制器去掉交流制動(dòng)信號，使提升機靠機械抱閘裝置停穩。啟動(dòng)時(shí)，先對提升機施加一交流制動(dòng)信號，建立啟動(dòng)力矩，待檢測到機械抱閘信號后發(fā)出信號給控制器去掉交流制動(dòng)信號，然后由控制器加上啟動(dòng)電壓讓提升機開(kāi)始轉動(dòng)。
（2）運行速度的控制。為了減少運行過(guò)程中的機械沖擊，在提升機啟動(dòng)和停止過(guò)程中，做到加速度連續，不同的頻率，對應不同的加減速速率，在本裝置的控制中，將不同頻率時(shí)的加減速速率規劃成一個(gè)表格，運行中用查表的方法確定對應頻率時(shí)的加減速速率，使提升機平滑運行，減少機械沖擊。
（3）再生能量通過(guò)功率單元來(lái)處理，如圖6示：

　　電機處于發(fā)電狀態(tài)，功率單元母線(xiàn)電壓Vbus升高，當母線(xiàn)電壓超過(guò)電網(wǎng)電壓的1.1倍時(shí)，高速CPU根據比較器和相位檢測的結果輸出六路SPWM波形，使逆變塊A中的IGBT工作，通過(guò)輸入電感，電動(dòng)機的再生能量最后通過(guò)移相變壓器回饋到電網(wǎng)，裝置充分利用了移相變壓器對諧波的抵消作用，對電網(wǎng)無(wú)諧波污染、功率因數高、控制簡(jiǎn)單、損耗小，返回到電網(wǎng)諧波小于國家標準。
8現場(chǎng)應用情況及效果
　　改造工程于2011年9月利用煤礦生產(chǎn)間歇進(jìn)行，10月份正式投入運行。從目前運行情況看，提升絞車(chē)變頻改造后，實(shí)現了電動(dòng)機的真正軟啟動(dòng)，縮短了提升時(shí)間，減少維護工作量，提高了生產(chǎn)效率。大大提高了提升機的安全運行。
　　變頻改造后，提升機絞車(chē)運行中主要有如下好處：
（1）省去了轉子串電阻造成的能耗，具有十分明顯的節能效果。
（2）克服了接觸器、電阻器繞線(xiàn)電機電刷等容易損壞的缺點(diǎn)，降低了故障和事故的發(fā)生率，提高了系統的可靠性。
（3）實(shí)現了軟啟動(dòng)、軟停車(chē)，減少了機械沖擊，使運行更加平穩可靠。
（4）實(shí)現了無(wú)級平滑調速，可在靜態(tài)或動(dòng)態(tài)任意調整電動(dòng)機轉速，運行平穩，無(wú)轉差沖擊。
（5）提升機加減速過(guò)程的平穩控制，運行過(guò)程纜繩擺幅明顯減小，人員升降舒適性明顯提高。
（6）基本無(wú)維護工作量，操作簡(jiǎn)單，減低了維護人員和操作人員的工作強度。
（7）系統具有更完善的軟硬件保護環(huán)節。
9結束語(yǔ)
　　風(fēng)光高壓提升機變頻器在主井提升機轉子串電阻電控系統改造中，不僅提高了提升系統的安全性和可靠性，而且大大減低了維護費用，節能效果明顯，實(shí)現了高轉矩、高精度、寬調速范圍驅動(dòng)，是交流提升機電控系統發(fā)展的方向，應用前景廣闊。