矿井提升机中转子变频调速系统的应用研究
变频调速系统在矿山提升机中的应用
３重物下降时（ ） 除空载或轻 载外 ）都依靠 自重下 降。为 了克服重 ，
力加速度的不 断加 速 ， 电动机必须 产生 足够 的制 动转矩 ， 使重 物
在所需 的转速下平稳下降 。４ 停车距离不得超过 吊钩 １ｍｉ ） ｎ上升
或下降距离的 ５ 且重物在空 中停顿 的前后不得有 “ ％， 溜钩” 现象 。
应用 ， 并且正在大面积推广 。但大多数矿用提 升机还在沿用传统 转差率 。 调节 了三相交流电的频率 ， 也就调节 了电机转速。只要平滑 的线绕式异步 电动机 ， 用转子 串电阻的方 法调速。这种系统属 于 就 就 有级调速 ， 速转 矩小 ， 差功 率大 ， 动 电流和 换挡 电流 冲击 地调节三相交流电的频率 ， 能实现 异步 电动机 的无 级调速 ， 低 转 启 大， 中高速运 行振 动大 ， 动不 安全 不可 靠 ， 制 对再 生能 量处 理不 能使三相异步 电动机的调速性 能赶超直流 电动机。
变频 调 速 系统 在矿 山提 升 机 中 的应 用
杨 涛
摘 要： 通过对 变频调速技术 的简要介绍 ， 总结 了矿 山提 升机使用 变频调速 系统 的优 点， 研究 了矿用提升机 变频调速系 统的工作原理 ， 分析 了变频器 改造后 的经济效益， 为进一步推广 变频调速 系统 的应用奠定 了基础。 关键词 ： 变频调速 系统， 山提 升机 ， 矿 频率 ， 能降耗 节
回 馈 逆变
、
１ 使用 变频调 速 系统 的优点
１ 故障率低 ， ） 控制灵活 。原系统速度 和上 下方 向的变化是 由
图 １ 矿用提升机变频调速 系统原理图
该系统 的运行 过程主要分为两个过程 ： ） 车电机作 为电动 １绞
即正常 的逆 变过程 。该过 程主要 由整流 、 滤波 和正常 许多接触器 、 电器 系统控制才 能实现 ： 继 其控制复 杂 ， 障率 高 ， 机 的过程 ， 故 如 所示。其 中正常逆变过程 是其 核心部 维修也很麻烦 。采用变频 调速后 ： 控制灵活 ， 系统也大大简化 了； 逆变三大部分组成 ， 图 １ 分， 它改变电机定子的供 电频率 ， 而改变输 出电压 ， 从 起到调速作 检测保护性能好 、 可靠性提高 ， 可以节 约很 大一部 分电能 ， 电 还 节 ） 即能量 回馈 过程。该 过程主 率都在 ３ ％以上 。实现了软启动 、 ０ 软停车 ， 减少了机械冲击 ， 使运 用 。２ 绞车电机作 为发电机 的过 程 ，
高压变频调速技术在矿井提升机中的应用
0引言矿井提升机是利用电机拉动卷筒上的钢丝绳来牵引容器在井筒或者斜坡上的轨道内运行的运输设备。
提升机的运行过程一般包括起动、加速、匀速、减速、停车等几个阶段。
矿井提升机的运行时间与牵引速度、容器的加减速时间、井道的坡度和深度等因素有关。
因此安全平稳快速的完成一个工作循环直接影响到提升机的工作效率。
提升机的速度控制是影响这一性能的关键因素。
1矿井提升机调速系统存在的问题目前矿井提升机采用的调速方式是分段有级控制，通过给电动机转子串入附加电阻，加大电动机转差率，进而降低电机的数度，通过控制串入的电阻的大小来控制电动机的转速。
这种方式存在的问题是：①这种速度控制方式串入的电阻属于耗电元件，一部分输入的电能转化为热量，并且发热量较大，造成电能浪费。
②控制电阻串入大小的交流接触器很容易损坏，引发提升机故障。
③串电阻式调速方式属于有级调速，提升机在减速和爬行阶段的速度控制需要考制动闸皮的摩擦力来实现。
速度控制不准确。
④串电阻式调速方式在控制提升机开机或换档时瞬间电流较大，容易造成机械系统的冲击。
影响电动机的使用寿命。
⑤随着矿井设备品种的多样化及智能化，煤矿对机电设备的集中控制要求过来越高，这种控制方式不能满足集中控制的要求。
2高压变频调速技术由于串电阻式方式已经不能满足煤矿生产的需要，因此采用高压变频调速技术来控制矿井提升机，安全性能高，低速转矩大，可实现恒转矩无级调速及加速度控制，同时能将电机发电工况下的能量反馈给电网，减少电流污染。
可满足集中控制要求。
高压变频调速技术能提供各运行阶段的速度保护，例如减速运行段过速，及接近井口不能超过2m/s 的限速保护等等；高压变频调速技术避免由于过卷、编码器故障及反转等故障引起的超越提升机行程现象。
2.1高压变频技术原理及关键技术高压变频调速技术能实现高功率输出及电流的稳定控制，一般通过两种方式实现，一种是单元串联多电平技术，这种技术的功率单元与电压相加回路串联。
可得到稳定的单向交流输出。
变频器在煤矿提升机控制中的应用分析
变频器在煤矿提升机控制中的应用分析变频器是一种广泛应用于煤矿提升机控制系统中的设备，其应用在提升机的运行中起着重要的作用。
本文将分析变频器在煤矿提升机控制中的应用。
1. 变频器的基本原理及作用变频器是一种电子设备，用于控制交流电机的转速。
它通过改变电源频率来改变电机的转速，从而实现对提升机的运行速度的控制。
变频器可以实现提升机的平稳启动和停止，调整运行速度，提高运行效率，降低能耗，减少设备损坏等。
2. 变频器在提升机启动中的应用在煤矿提升机的启动过程中，传统的直接启动方式会带来较大的起动电流冲击，容易对电网和设备造成影响，同时也会对提升机的机械部件造成较大的损伤。
而采用变频器控制的启动方式，可以通过调整变频器的输出频率和电压实现平稳启动，避免冲击，保护电网和设备，延长设备使用寿命。
3. 变频器在提升机调速中的应用煤矿提升机的运行速度需要根据实际情况进行调整，传统的调速方式通常依靠机械传动或者调整电源电压来实现，但这些方式不够灵活，调速范围较小。
而采用变频器控制的调速方式，可以通过改变变频器的输出频率来实现提升机的精确调速，实现提升机在不同工况下的精确运行。
4. 变频器在提升机制动中的应用提升机在减速和停止的过程中需要进行制动，传统的制动方式通常是采用机械制动或者电阻制动，但这些方式存在能耗高、制动效果不佳等问题。
而采用变频器控制的制动方式，可以实现电机的反馈制动，将电机的动能转换为电能，节约能源的同时也提高了制动效果。
5. 变频器在提升机故障诊断中的应用煤矿提升机设备的故障会对生产效率产生影响，因此及时准确地进行故障诊断和排除是非常重要的。
采用变频器控制的提升机系统可以通过监测和分析变频器的运行状态、电流、温度等参数，实现对故障的快速诊断和预警，提高故障排除的效率，缩短停机时间，保证生产的连续进行。
综上所述，变频器在煤矿提升机控制中具有很大的应用潜力。
通过使用变频器控制系统，可以实现提升机的平稳启动和停止、精确调速、高效制动以及故障诊断等功能，提高设备的运行效率，降低能耗，延长设备寿命，同时也提高了煤矿提升机系统的安全性和可靠性。
变频调速技术在煤矿提升机中的应用
变频调速技术在煤矿提升机中的应用摘要矿井是由主轴、卷筒、减速器、制动装置及深度指示器等所组成。
它是矿井投资大、构造复杂的设备之一，是联系地面与井下的主要生产设备。
它的用途是：把井下有用的矿物（煤、矿石）和矸石提升到地面；把地下开采所需要的材料，由地面下放到井下；在地面和井底之间升降人员、设备等。
矿井提升机在煤矿中应用的范围越来越广泛，它的运行的经济性也关系着矿井的经济效益。
如何减少提升机的耗电量也是煤矿技术人员关注的课题，而采用变频调速技术就能解决矿井提升机耗电量大的问题，为矿井节约资金，提高矿井的经济效益和社会效益。
本文重点探讨变频调速技术在提升机中的应用。
关键词变频调速技术；煤矿；提升机0 引言提升机是煤矿企业井下应用最广泛的设备之一，在整个提升运输过程中发挥着重要的作用。
同时它也是煤矿耗电量较大的设备之一，而应用变频技术于煤矿提升机中，不仅能减少耗电量，节约电能，而且操作方便，运行平稳能满足当下矿井运输的安全性、可靠性要求，并降低了煤矿企业的成本，因此说变频技术应用于矿井提升机有着重要的现实意义。
1 提升机的分类1.1 按用途分1）主井提升机。
主井提升机的任务是专门提升井下生产的煤炭。
年产30万吨以上的矿井，主井提升容器多采用箕斗；年产30万吨以下的矿井，一般采用罐笼或串车；2）副井提升机。
副井提升机的任务是提升矸石、废料、下方材料，升降人员和设备等。
副井提升容器采用普通罐笼和串车。
1.2 按提升机类型分1）单绳缠绕式提升机。
单绳缠绕式提升机是目前大部分为等直径圆柱型滚筒，在个别的老矿井，还有使用变直径滚筒提升机；2）多绳摩擦式提升机。
多绳摩擦式提升机可分为塔式和落地式。
1.3 按拖动方式分按提升机电力拖动方式分为交流拖动提升机和直流拖动提升机。
1.4 按井筒的倾角分提升机按井筒倾角分为立井提升机和斜井提升机。
立井提升时，提升容器采用箕斗或罐笼等。
斜井提升时，提升容器一般采用矿车（串车）或斜井箕斗。
提升机变频调速系统(一)
提升机变频调速系统(一)提升机变频调速系统(一)1绪论1.1国内外提升机研究现状矿井提升机是矿山最重要的设备，肩负着矿石、物料、人员等的运输责任。
传统的矿井提升机控制系统主要采用继电器-接触器进行控制，这类提升机通常在电动机转子回路中串接附加电阻进行启动和调速。
这种控制系统存在可靠性差、操作复杂、故障率高、电能浪费大、效率低等缺点。
因此对矿井提升机控制系统进行研究具有现实意义，也是国内外相关行业专家学者的一个研究课题。
近三十年来，国外提升机机械部分和电气部分都得到了飞速的发展，而且两者相互促进，相互提高。
起初的提升机都是电动机通过减速机传动卷筒的系统，后来先后出现了直流慢速电动机和直流电动机悬臂安装直接传动的提升机。
七十年代西门子发明矢量控制的交一交变频原理后，标志着可以用同步电动机来代替直流电机实现调速的技术时代已经到来。
1981年第一台用同步机悬臂传动的提升机在德国Monopol矿问世, 1988年9月由MAN GHH与西门子合作制造的机电一体的提升机(习惯称为内装电机式)在德国Rom berg矿诞生了，这是世界上第一台机械和电气融合成一体的同步电机传动提升机。
在提升机机械和电气传动技术飞速发展的同时，电子技术和计算机技术的发展，使提升机的电气控制系统更是日新月异。
早在七十年代，国外就将可编程控制器(PLC)应用于提升机控制。
八十年代初，计算机又被用于提升机的监视和管理。
计算机和PLC的应用使提升机的控制出现了崭新的面貌，其自动化水平、安全、可靠性都达到了一个新的高度，并提供了新的、现代化的管理、监视手段。
特别要强调的是，此时期在国外一些著名的提升机制造公司，如西门子、ABB、ALSTHOM都利用新的技术和装备，开发或完善了提升机的安全保护和监控装置，如西门子的数字式提升机控制器( Digital Wider Controller ) 和ALSTHOM的提升机安全监控装置(MHE )，使安全保护性能又有了新的提高。
变频调速技术在矿井提升机中的应用
74 /矿业装备 MINING EQUIPMENT变频调速技术在矿井提升机中的应用□ 乔志军 阳煤集团有限责任公司三矿矿业生产中，提升机作为提升系统的主要设备，是主要的耗能部分，其设备的运行稳定直接能影响生产效率。
随着矿山生产自动化程度的不断提高，对矿井提升机的速动控制和启动制动要求也随之提高。
为了解决这个问题，针对传统提升机电气控制系统存在的不足之处，结合矿山特殊工作环境对提升系统的要求，利用PLC 对提升系统进行升级改造，通过调节电机的输出功率对速度进行稳定控制，提高了在提升系统运行的的稳定性。
传统提升机电气控制系统的局限传统的提升机电气控制系统由电源供电回路、保护回路、信号回路、制动停车回路、自动与手动回路、自锁及闭锁回路组成。
国内一部分矿用提升机的电气控制系统的蓝本来自前苏联的产品，自动化程度低。
虽然采用了上世纪80年代比较成熟的继电保护技术，但是在实际生产运行中，仍然存在着能耗大、效率低、故障易发等缺点。
传统的提升机电气控制系统有以下几大问题亟待解决。
能源利用效率低下。
电机转子电路调速采用交流接触器开关串联电阻的方式，由于运行时间长，频繁动作，接触器耗损严重，老化剧烈，振动和噪音大、故障易发，日常维护量大。
转差电阻消耗大量电能，导致严重的能源浪费。
电气制动保护在实际使用时利用较少，提升系统的这项重要功能形同虚设。
电气制动保护采用三相半控桥式整流输出电路，其触发电路由磁放大器、电阻和其他电子元件共同组成。
组成电气制动保护系统的各个元件件之间存在着较大的电气参数差异，因而相容性较差，同时由于接触点较多，导致维修工作复杂，故障不易检查。
由于缺少缓冲机制，实际使用中的提升机承受着较大的冲击载荷，提升系统的速度调节能力较差，易产生较大损耗。
安全隐患突出。
传统的提升机系统保护系统的单一，完全依靠操作司机控制操作闸来控制提升速度，这要求操作司机的精力高度集中。
长时间的高强度用脑，极易导致大脑的疲劳，从而反应速度下降，易发生安全事故。
高压变频器在煤矿主井提升机中的应用研究
高压变频器在煤矿主井提升机中的应用研究摘要：本文重点阐述了高压变频器在煤矿主井提升机中的应用，主要包括变频系统的介绍，变频改造煤矿主井提升机，高压变频器的工作原理，以及应用效果分析。
关键词：高压变频器；煤矿；提升机；应用0 引言煤矿生产的一个重要设施是煤矿提升机，矿井提升机是矿井生产的咽喉，对矿井的生产及安全起着至关重要的作用。
提煤是煤矿提升机的重要功能，在有的时候还要求提升工作者。
煤矿提升机要求十分高的电气传动性，这是由于电气传动性的孬好直接关乎煤矿的生产效率，在有些情况下还会阻碍煤矿的顺利生产，煤矿提升机的电气系统需要是能够准确地定位与制动、动态响应速度快、四象限工作、调速精度高、调速特性硬，稳定性高等。
传统的大多数矿井提升机普遍使用交流绕线式电机转子串电阻调速控制系统，这种调速方式技术落后，且运行效果较差，转子串电阻调速产生大量的能耗；占地面积大，控制电路复杂，接触器、电阻器、绕线电机电刷等容易损坏，启动电流大，运行不平稳，噪声大，严重污染矿井周围的环境。
随着电气传动技术，尤其是变频调速技术的进一步发展，单象限高压变频调速技术已经基本成熟。
最新研制的提升机高压大功率四象限变频调速装置，使得提升机在整个运行过程中实现无极变频调速，扩大了交流提升机应用范围，提高了电控装备水平。
1 变频系统1.1 功率单元变频部分借助当今普遍应用的功率单元串联H桥型多电平，变频功率单元的设计是模块化，有着相同的电气与结构性能，能够进行互换。
它是交—直—交三相整流/单相逆变电路的基本拓扑。
重点涵盖放电板、显示板、IGBT驱动板，主控制板（涵盖通讯电路、故障检测电路、控制电路）。
二极管三相全波整流的整流侧，脉动的直流由电容器滤成可靠的直流电源。
实施正弦PWM调控IGBT 逆变桥，能够输出正弦单相交流。
制动IGBT借助制动电阻释放直流侧太高的能量。
过压抑制器是为了避免刹那改变的电压对功率器件构成损害，有效地保护逆变电路。
PLC在矿井提升机变频调速中的应用毕业论文(含开题报告和中期答辩)
本科毕业设计（论文）PLC在矿井提升机变频调速中的应用2011年6月本科毕业设计（论文）PLC在矿井提升机变频调速中的应用摘要摘要矿井提升机是矿山最重要的设备，肩负着矿石、物料、人员等的运输责任。
传统的矿井提升机控制系统主要采用继电器-接触器进行控制，这类提升机通常在电动机转子回路中串接附加电阻进行启动和调速。
这种控制系统存在可靠性差、操作复杂、故障率高、电能浪费大、效率低等缺点。
针对这种情况采用PLC与变频器相结合的控制方案对原有电控系统进行改造，提高整个电控系统安全可靠性、控制精度及调速性能。
因此，对矿井提升机控制系统进行研究具有现实意义，也是国内外相关行业专家学者的一个热门研究课题。
本文把可编程序控制器和变频器应用于提升机控制系统上，并在可行性方面进行了较深入的研究。
事实表明，采用该控制系统，使提升机工作可靠，使用方便，同时具有动态显示的功能，节能效果明显。
关键词：矿井提升机；变频调速；矢量控制；PLC；AbstractThe shaft hoist is the foremost equipment of mines，it is widely used to transport the materials，staff and equipment. The traditional shaft hoist control system is always controlled by the relay-contactor，and adopts the methods of connect series additional resistant in rotors winding loop to start and adjust speed. The system has many disadvantages such as bad reliability，complicated operation，high fault rate，large energy –wasting and low efficiency.According to this kind of condition, we adopt PLC and Transducer to reform for original control system, so as to raise the safety, reliability, speed regulation performance of the whole electric controlled system. So, carrying on the research on the shaft hoist control system has realistic meanings，and it is a subject for research by relevant experts and scholars，both at home and abroad.To these questions existing in the shaft hoist contro1 system，the paper applied PLC(Programmable Logic Controller)and frequency converter to the system, and carried on deeper research in feasibility. The fact indicates，adopting control system，the shaft hoist works reliably，easy to use，energy-saving well，and have dynamical shown function.Keywords：Shaft hoist；Frequency conversion；Vector control；PLC目录摘要 (I)Abstract ................................................................................................................ I I 第1章绪论.. (1)1.1课题概述 (1)1.2课题来源 (1)1.3国内外提升机研究状况 (2)1.4本文内容及研究意义 (5)1.4.1研究内容 (5)1.4.2研究意义 (6)第2章提升机的工况分析 (9)2.1提升系统简介 (9)2.2提升机电动机运行方式 (9)2.3提升机的速度图和力图 (10)2.3.1提升机的速度图 (10)2.3.2力图 (11)2.4矿井提升机对电气控制系统的要求 (12)本章小结 (15)第3章可编程控制器简介 (17)3.1PLC的基本特点 (17)3.2PLC的基本结构 (19)3.3PLC的工作原理 (20)3.4PLC的分类 (21)3.5PLC编程 (23)3.5.1PLC执行用户程序的过程 (23)3.5.2梯形图的表示 (24)3.5.3梯形图的编程规则 (25)本章小结 (25)第4章：矢量控制变频调速 (27)4.1变频调速的发展及在提升机系统中的应用 (27)4.2变频调速基本原理 (29)4.3变频调速控制方式分类 (32)4.4变频器按中间直流环节方式分类 (33)4.5变频调速技术的发展现状 (34)本章小结 (35)第5章总体设计方案 (37)5.1系统控制要求 (37)5.2选择机型 (37)5.3控制系统的I/0点 (38)5.4系统控制结构 (38)5.4.1系统主电路图 (38)5.4.2系统控制电路图 (39)5.4.3系统外围接线图 (39)5.5设计步骤 (39)5.6系统流程框图 (40)5.7硬件部分设计 (41)5.7.1输出规格 (41)5.7.2标度变换 (41)5.7.3变频器参数设置表 (41)5.8软件部分设计 (42)5.9实验及结果 (43)5.9.1实验过程 (43)5.9.2实验现象 (43)5.9.3实验结果 (44)本章小结 (44)结论 (45)参考文献 (47)致谢 (49)附录 (51)第1章绪论第1章绪论1.1 课题概述矿井提升机是机、电、液一体化的大型机械[1]，广泛用于煤炭、有色金属、黑色金属、非金属、化工等矿山的竖井、斜井，是生产运输的主要工具。
双机双馈转子变频调速技术在煤矿主井提升系统的节能应用
５ 主并 电控变频改造后效益分析
５ １ 提 高 了提 升 效率 ．
图 １ 主井 旧速度 图
加速段 ：， ９ ３ ，等速段 ：， Ｔ 一Ｔ ＝ ｌ 。 ＝１ ３ Ｓ ２ ２ ｌ ＝
７ ． ３— １ ． ３＝５ ． ３８ ９３ ４ ５ｓ
原来 主 井一次 提 升循环 时 间较长 ，主要 是爬 行
改造采用 “ 交流绕线 电机 ＋ 一直 一 高压转子 交 交 变频 ＋全数字调节控制 ＋多 Ｐ Ｃ网络控制 ＋上位 Ｌ
机诊断与监控 ＋局域 网信息互联”控制模式 。系 统为双机双馈转子变频调速方案 ，主回路使用背靠
背 三电平拓扑 结构 ，电压 矢量控 制 （ Ｖ ＷＭ ） ＳＰ ， 实现能量的双 向流动和绞车的无级调速。
一
ｌ ，７０ ２ １３ 型交流电机拖动 ，功率为 １５ ２ ０ Ｗ。提 ｋ 升容器由 １ ｔ ２ 增大为一对 Ｔ Ｇ Ｄ Ｙ一１ ， １ × ４ １０ ４型箕
一
斗 ，一 次 载重量 为 １ ，最 大提 升速度 １． ４ｔ １ ４ｍ／。 ｓ ４２ 主井 运行 速度 图及参 数对 比分 析 ． ４２１ 改造前 主井 运行 速度 图及 参数 分析 ．．
４１ 主井提升方式及主要技术参数 ． 将原 ２台 １０ 主电机更换为 ２台 Ｙ １５ ００ Ｗ ｋ Ｒ ２０
交变频拖动 系统 ；经过技术改造后的提升系统虽 然运行效率较前有一定提高 ，但还存在很多不足， 主要是提升机 电机传动控制采用的转子串电阻分级 调速控制 ， 调速精度低 ；通过真空开关切换 、换 向 需要 留有 足够 的操作 时间 ，动态 响应 慢 ，尤 其处 于 低速爬行时段操作难度较大 ， 整个提升周期不能进 步缩短 ，降低了提升机的使用效率 ；设备结构复
转子变频技术在矿山提升机中的应用
＝
一
．
号， 处理后给 晶闸管交／ 交变频 器发 出控制 指令 。晶闸
作 简 朱 （ ６一 ， １ ７ 毕 平顶山 工大 现 着 介： 江 １ １ ） ９ 年 业于 ９ 男， ８ 职 学， 管交／ 交变频器将工频 电源变为和转子 电流同频率的
为河南煤业化工集团鹤煤公司十矿安全副总工程师。
突 出闸题。
关键词
提升机 Ｐ Ｃ 转子变频技术 Ｌ
文献标识码
效益
Ｂ
中围分类号 Ｔ ６ ３ Ｏ３
鹤煤公 司十矿 西 风井 主井 提 升 机属 于仿 苏设 计 １５ ９ ８年 生 产 ， 主机 采 用 角 移 式 制 动 闸 ， 控 系 统 为 电 Ｔ Ｄ电控 ， 障率高 ， Ｋ 故 动作不可靠 ， 接触器触 头易烧损 ， 能耗 高、 效率低 、 噪声大 。 为此 ， 通过详细技术论证与调研 ， 在更改 主轴装置 的同时 ， 采用转子变频技术实现 电控 系统更新 。
２ ０ 第２ ０年 期 １
童 甜技 堪差
６ ５
转子变频技 术在矿 山提 升机 中的应 用
朱 江， 王红 强
４８０ ） ５００ （ 河南珠业化工集 团鹤堞公司十矿 ， 河南 鹤壁
摘 要 采用 Ｐ Ｃ控制 的转子交频技术解决继电器和接触器控制 的Ｔ Ｄ电控技术所产 生的故障率高， 不可靠， 高、 Ｌ Ｋ 动作 能耗 效率低 、 噪声大等
间 。改造后近一年来 ， 没有发 生过一 起断轴事故 ， 按每 月发生一次 （ 最少 ） 每次 断轴处理 影响 ２ ， ｈ计算 ， 小 每 时提煤 １ ， ８勾 每勾 ２ ｔ煤净利 润 １０Ｙ／ 计算 ， ０， ９ ｒ ｔ ． 每年 直接增加效益 １４万元 ， 少损 失 ３万元 。如果此 项 ６ 减 技术改造成果能在 同类提升机测 速装 置 中进行推广 使
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矿井提升机中转子变频调速系统的应用研究
进入到新世纪以来，随着我国科学技术水平以及社会经济水平的迅速提高，
我国的各行各业都得到了快速的发展，在我国的煤矿行业中，矿井提升机是矿井
地面和井下作业过程中十分常用大型提升机械设备，但是传统的矿井提升机会使
用到大量的电阻器、接触器和继电器，控制系统的复杂程度很高，这就带来了其
运行易出现故障并且噪音大并且维修工作量大等问题，同时也浪费了大量的电
能。文章便首先介绍了矿井提升机转子变频调速系统的组成和系统功能，并且分
析了其工作原理和调速性能，应用了此系统后大大的提升其生产过程的经济效益
和社会效益，值得进一步的推广和使用。
标签：矿井提升机；转子变频调速系统；应用分析
1 转子变频调速系统的组成
通常情况下，组成此转子变频调速系统主要有三大部分，分别为操作台，主
控柜和变频柜。而操作台又是由三段组成的，分别为左段、右段和中段。在左端
和右端的斜面位置处，都装有指示灯和指示仪表，在左右段的平面部分，则分别
装有主令控制的操作手把、可调闸、按钮以及各种转换开关等部件，而在中段则
装有键盘以及彩色液晶体显示器。另外，在操作台的内部还装有润滑泵接触器、
一套副PLC、制动泵以及接口端子；一般情况下，系统主控柜都是由辅助继电器
和一套主PLC两部分组成的，在文章所采用的转子变频调速系统中，继电器采
用的为施耐德系列继电器；在此系统中，变频柜选择为西门子公司的6SE70系
列的变频装置，其通常也是由两部分组成，分别为逆变单元和回馈单元。
2 转子变频调速系统的功能
2.1 信号闭锁功能
对于转子变频调速系统的信号闭锁功能，其主要是通过如下的方式实现的：
当在中间的继电器输入PLC时，如果打点信号的点数为“1”点，那么开车后系统
就无法自动停车，只有人工让其停车才能停下来；当打点信号的点数为“2”点和
“4”点时，系统只能正向开车；当打点的信号为“3”点和“5”点时，系统则只能反
向开车。
2.2 信号开车的方式
（1）手动开车。正常的状态下都是手动开车的方式，速度的调节范围为
0-3.2m/s；（2）PLC应急开车。当发现PLC内部出现运行的故障时，系统会自动
的将这些故障屏蔽，同样的速度的调节范围也为0-3.2m/s；（3）应急开车。通常
在需要紧急开车的情况下会应用此种开车的方式，PLC内部的所有软过卷故障会
被屏蔽，速度的调节范围为0-2m/s；（4）检修开车。在检修绞车时一般会采用这
种开车的方式，同样的，PLC内部的过卷保护也会被屏蔽，其速度最大也不会超
过0.5m/s。
2.3 系统的安全保护措施
当系统出现异常情况或是运行故障时，而为了避免问题的进一步扩大，那么
就必须强迫系统停止工作，并且还要防止其重新启动，因此，系统就必须设有安
全回路。在变频调速系统中，一般都设有两条安全回路。分别为主PLC和副PLC
内部程序设置的安全回路以及继电器中的安全回路。其中，继电器中的安全回路
与系统内的其他回路是独立开来的，它对系统的闸制动系统和电气传动系统会直
接起到安全保护作用。在系统的20项保护措施中，共计有15项是起到安全保护
作用的，它们分别为高压闭锁保护、超速保护、过卷保护、松绳保护、过负荷保
护、限速保护、脚踏开关保护、事故逆转保护、变频器故障保护、欠电压保护、
急停开关保护、信号方向闭锁、油压过压保护、减速功能保护和断销保护。
2.4 上位机监控
通过对PLC通讯所采集到的数据进行监控，主要监控以下三大内容：（1）
基本画面。当绞车处于正常运转的过程中，会显示这一画面。其显示的内容有很
多，如速度曲线、提升次数、打点信号、模拟显示器运行装置动画图、开车方式、
速度、行程、安全保护故障显示以及电机电流等；（2）子画面。主要有监控一览、
故障一览、分页查询以及数据参数修改等子画面；（3）修改参数。为确保整个系
统安全、稳定的运行，要想修改参数，就必须在系统中先输入设定过的密码，成
功后才能进入修改子画面。
3 PLC控制
通常情况下，转子变频调速系统的PLC主要包括CPU模块、数字量模块、
模拟量模块、电源模块、高速计数器模块以及主机架等部件，在系统的运行过程
中，主PLC会对其进行有效的管控，同时执行正常的操作程序，其能与上位机
进行即时的通讯，同时也可生成方向信号和开车信号，当出现运行故障时，可以
及时的进行闭锁和安全保护。
主PLC和副PLC都可以实现双线控制保护，对于速度、过卷、减速以及容
器位置等对系统运行会产生重要影响的信号应采用双重保护，同时还具有位置保
护和全行程速度保护功能。
4 转子变频调速系统的工作原理
首先，变频器会将整流变压器输出的交流电源转变成为直流电源，而在通过
逆变单元时，此直流电源又被转化成具有可控电压和可控频率的电流并且输入到
转子中，其变频电源通常为0-50Hz，也就实现了变压和变频的调速功能。当转
子侧馈入功率了，那么其就是处于整流的状态下，逆变单元也就处于了逆变状态，
如果转子侧是馈出了功率，那么逆变单元就处于整流状态，回馈单元就处于了逆
变回馈状态。
5 转子变频调速系统的性能优点
5.1 结构简单，不易出现故障
当在矿井提升机中应用了转子变频调速系统后，由于所采用的电路均为大规
模和超大规模的集成电路，结构简单并且不需要大量的元器件，大大的减少了原
来系统的故障点，运行过程中的安全性和可靠性更高。
5.2 可无极调速，并且调速性能更好
应用转子变频调速系统后，其可以调速的范围更广，调速的性能也更加稳定，
同时实现了无极调速。原来系统的调速性能差并且工作效率低，也无法无极调速。
5.3 工作更加稳定并且精度更高
此系统内部设有微处理器，软件会自动完成调速的算法和整个控制功能，保
证了控制参数的准确性，同时当确定了控制参数后，就无法随意的将其更改，工
作过程中更加稳定，并且具备较高的控制精度。
5.4 具备较强的故障自诊断能力
在转子变频调速系统中，软件可以即时的反映出硬件的工作状态，硬件系统
也可以实时的监控软件的运行性能，因此，无论是软件还是硬件出现故障时，系
统都可以将故障及时的诊断出来，并且维护也较为方便，降低了维护的成本。
6 应用转子变频调速系统后的效益
6.1 社会效益
应用转子变频调速系统后，大大的提升了电控系统的装备水平，同时也大大
的提高了设备运行过程的稳定性和安全性；此系统的性能好并且精度高，传动部
件之间的冲击和磨损现象得到了极大改善，延长了矿井提升机的使用寿命；由于
电控设备所采用的为柜式封闭的结构，并且PLC无需触点就可以精准的控制，
噪声被大大的降低了，有利于环保工作的顺利开展。
6.2 经济效益
在应用了此转子变频调速系统后，耗电量得到了大大的降低，平均每年节省
电量超过了10万元；另外，此系统易损件较少，电气元件有较高的可靠性，配
件和材料的采购费用也降低了2万元。
在我国煤炭行业的矿井提升机设备中应用了转子变频调速系统后，通过不断
的改良和测试后，现阶段已经发展成为了一种较为成熟的技术，系统运行过程中
具备较高的稳定性和安全性，同时各项参数指标也是符合相关的技术标准的。并
且在矿井提升机中应用转子变频调速系统后，对于日后研究交流拖动机的电控技
术也提供了重要的技术支持，获得了较高的经济效益和社会效益，值得进一步的
推广和应用。
参考文献
[1]王宇慧.矿井提升机智能调速控制系统研究[D].太原：太原理工大学，2013.
[2]谭波.矿井提升机中变频调速的应用[J].电器工业，2011.
[3]王建亮.矿井提升机调速和控制技术发展现状与趋势[J].工矿自动化，2009.