台亿变频器在煤矿绞车上的应用简析.doc

台亿变频器在煤矿绞车上的应用 概况 矿井绞车是煤矿生产过程中的重要设备。绞车的安全、可靠运行，直接关系到企业的生产状况和经济效益。 井下采煤，采好的煤通过斜井用绞车将煤车拖到地面上来。绞车，由电机经减速器带动卷筒旋转，钢丝绳在卷筒上缠绕数周，其两端分别挂上一列煤车车厢，在电机的驱动下将装满煤的一列车从斜井拖上来，同时把一列空车从斜井放下去，空车起着平衡负载的作用，任何时候总有一列重车上行，不会出现空行程，电机总是处于电动状态。这种拖动系统要求电机频繁的正、反转起动，减速制动，而且电机的转速一定规律变化。斜井绞车的机械结构示意如图1所示。斜井绞车的动力由绕线式电机提供，采用转子串电阻调速。 图1 绞车卷筒机械传动系统结构示意图 目前，大多数中、小型矿井采用斜井绞车提升，传统斜井绞车普遍采用交流绕线式电机串电阻调速系统，电阻的投切用继电器—交流接触器控制。这种控制系统 由于调速过程中交流接触器动作频繁，设备运行的时间较长，交流接触器主触头易氧化，引发设备故障。 绞车在减速和爬行阶段的速度控制性能较差，经常会造成停车位置不准确。 绞车频繁的起动﹑调速和制动，在转子外电路所串电阻上产生相当大的功耗。 这种交流绕线式电机串电阻调速系统属于有级调速，调速的平滑性差； 低速时机械特性较软，静差率较大； 电阻上消耗的转差功率大，节能较差； 起动过程和调速换挡过程中电流冲击大； 中高速运行震动大，安全性较差。 二、改造方案 1. 350KW台亿TY800矢量变频器。（1.6米配置台亿TY800系列220KW矢量控制变频器） 为克服传统交流绕线式电机串电阻调速系统的缺点，采用变频调速技术改造绞车，可以实现全频率（0~50Hz）范围内的恒转矩控制 2. 回馈制动单元。 对再生能量的处理，可采用节能显著的回馈制动方案。为安全性考虑，液压机械制动需要保留，并在设计过程中对液压机械制动和变频器的制动加以整合。矿井绞车变频调速方案如图2所示： PLC收集整个系统反馈信号，处理后发出指令给变频器等制动元器件，对整个绞车系统进行实时监控，操作台人机界面具有人性化设计，操作自如。 4. 电机考虑到绕线式电动机比鼠笼式电动机的力矩大，且过载能力强，所以用极kW绕线式电机，在用变频器驱动时需将转子三根引出线短接。 旋转编码器为显示运行时车厢的位置，使用E6C3-CS5C 40P旋转编码器，即电机旋转1圈旋转编码器产生40个脉冲，这样每两个脉冲对应车厢走过的距离为1200。则与实际距离的误差值为4-3.9=0.027mm，卷筒运行一圈误差为0.027，钢丝绳长度为120m，如果两个脉冲对应车厢走过的距离用近似值3.9mm计算，120m全程误差为120000。 再考虑到实际检测过程中有一个脉冲的误差，则最大的误差在821mm~829mm之间，对于数十米长的车厢来说误差范围不到1米，精度足够。因此，实时统计旋转编码器发出的脉冲个数，则可计算出车厢的位置并用显示器显示。另外一个问题是计数过程中有无累计误差存在？实际检测时，在一个提升过程开始前，首先将计数器复位，第一个车厢经过某个位置时，打开计数器计数，车厢在斜井中的位置以此点为基准计算，没有累计误差。 图2 矿井绞车变频调速方案 三、方案实施斜井提升负载是典型的摩性负载，即恒转矩特性负载。重车上行时，电机的电磁转矩必须克服负载阻转矩，起动时还要克服一定的静摩檫力矩，电机处于电动工作状态，且工作于第 一象限。在重车减速时，虽然重车在斜井面上有一向下的分力，但重车的减速时间较短，电机仍会处于再生状态，工作于第二象限。当另一列重车上行时，电机处于反向电动状态，工作在第三象限和第四象限。另外，有占总运行时间10%的时候单独运送工具或器材到井下时，电机纯粹处于第二或第四象限，此时电机长时间处于再生发电状态，需要进行有效的制动。用回馈制动方式，可节省这部分电能。绞车的负载特性为恒转矩位能负载，起动力矩较大，选用变频器时适当地留有余量，由于绞车电机绝大部分时间都处于电动状态，仅在少数时间有再生能量产生，变频器接入一制动单元和制动电阻，就可以满足重车下行时的再生制动，实现平稳的下行。井口还有一个液压机械制动器，类似电磁抱闸，此制动器用于重车静止时的 制动，特别是重车停在斜井的斜坡上，必须有液压机械制动器制动。液压机械制动器受PLC和变频器共同控制，机械制动是否制动受变频器频率到达端口的控制， 起动时当变频器的输出频率达到设定值，例如0.2Hz，变频器、端口输出信号，表示电机转矩已足够大，打开液压机械制动器，重车可上行；减速过程中，当变频器的频率下降到0.2Hz时，表示电机转矩已较小，液压机械制动器制动停车。紧急情况时，按下紧急停车按钮，变频器能耗制动和液压机械制动器同时起作用，