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　　摘 要：針對傳統(tǒng)提升機采用轉(zhuǎn)子串電阻的調(diào)速方式存在的問題，采用PLC與高壓變頻器相結(jié)合的控制方案對原有電控系統(tǒng)進行改造，提高了整個電控系統(tǒng)安全可靠性、控制精度及調(diào)速性能。

　　關(guān)鍵詞：PLC；變頻器；提升機

　　一、傳統(tǒng)礦井提升機控制系統(tǒng)現(xiàn)狀和問題

　　礦井提升機是礦山生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備。目前，我國絕大部分礦井提升機調(diào)速采用繞線型異步電動機轉(zhuǎn)子串電阻的交流調(diào)速系統(tǒng)（以TKD－A為代表），這些提升機都是20世紀60年代到70年代的產(chǎn)品，存在以下問題：系統(tǒng)功率因數(shù)低，啟動電流及切換電流沖擊大，設(shè)備運行不平穩(wěn)，易引起電氣及機械沖擊；控制線路復雜，工作穩(wěn)定性和可靠性差，缺乏故障診斷功能，排查故障困難；轉(zhuǎn)子回路串接金屬電阻，消耗電能造成能源浪費，且發(fā)熱嚴重致使工作環(huán)境惡化；電機滑環(huán)接觸不良，易引起設(shè)備故障，維護工作量及費用高；另外該系統(tǒng)的電氣控制部分均采用板式結(jié)構(gòu)，體積大、運行噪聲高，且所有接線端柱裸露在外，對運行安全造成極大的危害，因此，對該類型電控調(diào)速系統(tǒng)進行改造升級是非常必要的。

　　二、提升機控制系統(tǒng)技術(shù)方案比較

　　目前，國內(nèi)礦用提升機調(diào)速系統(tǒng)有直流調(diào)速系統(tǒng)和交流調(diào)速系統(tǒng)兩種。

　　以晶閘管整流設(shè)備為基礎(chǔ)的直流調(diào)速系統(tǒng)的諧波污染嚴重，功率因數(shù)低，且目前大部分煤礦現(xiàn)有提升機配用的是交流異步電動機。如采用直流調(diào)速系統(tǒng)，需將現(xiàn)有提升電機更換為直流電機，相應增加改造成本，而直流電機較交流電機故障率高，維護工作量大且費用高。因此，對電控調(diào)速系統(tǒng)進行改造升級不建議采用直流調(diào)速系統(tǒng)。

　　以PLC＋高壓變頻器為核心的交流調(diào)速技術(shù)已比較成熟且在部分單位取得了較好的運行效果，該裝置主要由高壓開關(guān)柜、移相變壓器、變頻功率單元柜及控制柜組成，可實現(xiàn)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、牽引、電制動等功能，完全滿足提升所需要的四象限運行的負載調(diào)速需要。

　　下面以某公司JTDK-GBP交流提升機高壓變頻電控裝置為例，對此項技術(shù)做簡單介紹。本裝置由JTDK-PC-ZKT主控臺和JTDK-GBP-H高壓變頻調(diào)速柜兩部分構(gòu)成。主控臺具有結(jié)構(gòu)緊湊、功能強大、保護完善、維修簡單的特點。該設(shè)備采用技術(shù)先進、性能可靠的可編程序控制器作為核心控制器件，以及該公司自行研制的YTX-2型語音報警板、CL-2型電流檢測模塊、ZL－2型全數(shù)字主令控制器、JXZ-2型全數(shù)字機械閘和KD-03型可調(diào)閘模塊等多項高性能專利產(chǎn)品構(gòu)成。該主控臺可滿足礦井提升機的全部控制要求和保護功能。采用彩色液晶觸摸屏，豐富、靈活、直觀、形象地顯示提升機的各類運行參數(shù)，專門為使用、維護人員設(shè)計的提升機系統(tǒng)關(guān)鍵控制點故障顯示，能夠為現(xiàn)場排除故障提供直觀信息，方便了設(shè)備的日常維護。

　　JTDK-GBP-H高壓變頻調(diào)速柜由移相隔離變壓器柜、功率單元柜和控制柜三部分組成。設(shè)備采用了矢量控制、功率單元串聯(lián)疊波、有源逆變、能量回饋等多項先進技術(shù)，形成了具有動態(tài)響應快、低速運行轉(zhuǎn)矩大的電動機驅(qū)動特性。能將6kV/l0kV高壓進線直接加到變頻調(diào)速柜的移相變壓器原邊，通過變壓器移相后的二次繞組分別為各功率單元提供電源。這種供電方式有效地消除了由功率單元所引起的大部分諧波電流，確保設(shè)備滿足電網(wǎng)的運行要求。各功率單元串聯(lián)疊波后，輸出高壓直接驅(qū)動高壓電動機，確保輸出電流波形為幾近完美的正弦波，有效地削弱了dv/dt對電動機絕緣的影響。由于采用光纖作為控制信號的傳輸介質(zhì)，有效地改善了設(shè)備運行的可靠性和抗干擾能力。

　　裝置的工作過程如下： JTDK-PC-ZKT主控臺接收開車信號后，同時推動工作閘和主令控制器，提升機開始松閘，加速運行。推動工作閘后，松閘信號經(jīng)可編程控制器處理后使工作閘GZJ線圈接通，KT線圈得電，線圈通過的電流隨工作閘開啟的角度成比例增大，提升機順利松閘。主令控制器推離零位后，經(jīng)過可編程控制器的運算發(fā)出4～20mA（與主令離開零位的角度成比例） 的控制信號作為高壓變頻器的輸入給定，高壓變頻器按主控臺發(fā)出的給定，按設(shè)定要求輸出對應頻率和電壓驅(qū)動電動機加速運行。隨著高壓變頻器輸出頻率由0Hz至50Hz的升高，提升機按設(shè)定的運行曲線加速進入等速段，當提升容器運行至減速點時，主控臺通過給定信號控制變頻調(diào)速柜按規(guī)定要求減速運行，此時變頻調(diào)速柜輸出頻率由50Hz按要求逐漸降為5Hz左右，提升機從等速階段進入減速段運行。當速度降到設(shè)定的速度時，提升機進入到低速段運行，并保持該速度運行。當提升容器運行到卸載位置時，主控臺檢測到容器到位信號后，工作閘回路斷電抱閘，控制變頻調(diào)速柜停止輸出，至此完成一次提升過程。

　　裝置按《煤礦安全規(guī)程》的要求設(shè)有深度指示失效、接近停車位置的限速、過卷、滑繩、反轉(zhuǎn)、失流、減速段限速、等速段限速、制動油過壓、閘瓦磨損、松繩、速度監(jiān)視、制動油超溫、潤滑油超壓欠壓、煤位、變頻調(diào)速柜的輕重故障等保護功能。系統(tǒng)能根據(jù)故障發(fā)生時刻容器所在位置，控制提升機的信號、運行方向、運行速度，必要時實施緊急制動或二級制動，確保設(shè)備的安全運行。

　　國內(nèi)已有數(shù)十家煤礦使用了此套裝置，從運行情況看，改造后的電控系統(tǒng)與傳統(tǒng)的電控系統(tǒng)相比具有如下特點：系統(tǒng)具有更完善的軟硬件保護環(huán)節(jié)；提升操作系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)繩、手動、半自動、全自動運行；除常規(guī)的保護外，還具有深度指示器斷軸（斷線） 保護、減速點后備保護、錯向保護、給定方向記憶保護、二級制動解除保護、減速段超速保護、自動換向等功能；制動電源裝置能實現(xiàn)腳踏制動、速度及電流閉環(huán)及滿足各種載荷所需的制動力矩；系統(tǒng)能實現(xiàn)提升機運行全過程的自動監(jiān)控，對提升機運行過程中的參數(shù)及可能危及提升機正常運行的設(shè)備進行監(jiān)測，并具有故障顯示、報警功能；具有和上位機通信的接口，實現(xiàn)遠程診斷和數(shù)據(jù)采集功能；維護工作量比原系統(tǒng)減少了40%，耗電量減少了20%～30%，節(jié)能效果顯著。電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、應用靈活、編程方便、運行穩(wěn)定可靠，大大提高了提升機的安全運行，減少維護工作量，縮短了提升時間，提高了生產(chǎn)效率。

　　三、結(jié)束語

　　從目前各種不同的技術(shù)改造方案的對比來看，PLC＋高壓變頻器的交流調(diào)速技術(shù)方案是提升機電控系統(tǒng)改造的優(yōu)選方案。采用PLC＋高壓變頻器的交流調(diào)速技術(shù)的新型電控系統(tǒng)已較成功地應用于礦井提升實踐，并取得了較好的運行經(jīng)驗，克服了傳統(tǒng)電控系統(tǒng)的缺陷。

　　參考文獻：

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