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1引言
        山西臨縣華燁煤業(yè)有限公司位于呂梁市臨縣林家坪鎮(zhèn)滴水局村南,，煤礦井田面積6.971km2,生產(chǎn)規(guī)模為120萬噸/年,。此次改造的礦井提升機為礦井主斜井，斜井斜長837米,，傾角23°,，井口安裝JK-2×1.5絞車，斜井擔(dān)負著提煤,、下放大件,、檢修皮帶機任務(wù)。
        礦井提升機采用繞線式異步電動機拖動,，電機的調(diào)速方式采用傳統(tǒng)的串電阻調(diào)速方式,，該調(diào)速方式屬于落后技術(shù),，存在以下缺點：
(1)大量的電能消耗在轉(zhuǎn)差電阻上，造成了嚴重的能源浪費,。
(2)控制系統(tǒng)復(fù)雜,，導(dǎo)致系統(tǒng)的故障率高，接觸器,、電阻器,、繞線電機碳刷容易損壞，維護工作量很大,，直接影響了生產(chǎn)效率,。
(3)低速和爬行階段需要依靠制動閘皮摩擦滾筒實現(xiàn)速度控制，特別是在負載發(fā)生變化時,，很難實現(xiàn)減速控制,，導(dǎo)致調(diào)速不連續(xù)、速度控制性能較差,。
(4)啟動和換檔沖擊電流大,，造成了很大的機械沖擊，導(dǎo)致電機的使用壽命大大降低,，而且極容易出現(xiàn)“掉道”現(xiàn)象,。
(5)自動化程度不高，增加了開采成本,，影響了產(chǎn)量,。
(6)低速段的啟動力矩小，機械特性比較軟,，帶負載能力差,。
        針對以上這些問題，煤礦決定對原系統(tǒng)進行改造,。根據(jù)當(dāng)今科技的發(fā)展,，采用技術(shù)含量較高的變頻調(diào)速，替代原來的繞線電機串電阻調(diào)速,，是較理想的方案,。經(jīng)礦方多方面考察多個用戶現(xiàn)場，選用了山東新風(fēng)光電子科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的風(fēng)光牌JD-BP38-400T型高壓提升機變頻系統(tǒng),。
臨縣華燁煤礦絞車現(xiàn)場為單滾筒絞車,，絞車設(shè)備配置如表1、表2所示?，F(xiàn)場設(shè)備如圖1所示。

  
 
 

圖1 現(xiàn)場設(shè)備圖
2 新風(fēng)光高壓提升機變頻器系統(tǒng)的特點
        新風(fēng)光電子公司是國內(nèi)較早的從事提升機變頻器研究的專業(yè)廠家,，風(fēng)光牌高壓提升機變頻器被列入國家火炬計劃,，產(chǎn)品榮獲國家重點新產(chǎn)品,、山東省科技進步獎，產(chǎn)品被列入國家重點節(jié)能技術(shù)推廣目錄第一批名單,。
 此次變頻改造選用1臺JD-BP38-400T型高壓提升機變頻器,，額定電壓10kV，額定電流29A,，額定功率400kW,。高壓提升機變頻器技術(shù)指標(biāo)如表3所示。
 
        JD-BP38-400T型高壓提升變頻調(diào)速器采用進口IGBT為主控器件,，采用先進的矢量控制調(diào)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界面,，科學(xué)人性化的界面語言，全中文的語言顯示,，便于操作及查詢,。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10kV高壓提升變頻器,，采用若干個低壓逆變器功率單元串聯(lián)的方式實現(xiàn)直接高壓輸出,，所用的10kV高壓提升變頻器，變壓器有27組付邊繞組,，每相分為9個功率單元,，三相共27個單元，采用54脈沖整流,，輸入端的諧波成分低于國標(biāo)規(guī)定,。高壓提升變頻器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。功率單元電路如圖3所示,。
 
圖2高壓提升變頻器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖  
      

圖3功率單元電路結(jié)構(gòu)
        控制器核心由高速32位芯片運算來實現(xiàn),，精心設(shè)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(jiān)控和操作界面,，同時可以實現(xiàn)遠程監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)化控制,。PLC控制器用于柜體內(nèi)開關(guān)信號的邏輯處理，以及與現(xiàn)場各種操作信號和狀態(tài)信號的協(xié)調(diào),，增強了系統(tǒng)的靈活性,。控制器及各控制單元板中采用先進的單片機等大規(guī)模集成電路和表面焊接技術(shù)，系統(tǒng)具有極高的可靠性,。此外還有一個CPU,，負責(zé)管理LED顯示屏和鍵盤。
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(tǒng)具有極高的安全性,，同時具有很好的抗電磁干擾性能,，并且各個功率單元的控制電源采用一個獨立于高壓系統(tǒng)的統(tǒng)一控制器，方便調(diào)試,、維修,、現(xiàn)場培訓(xùn)，增強了系統(tǒng)的可靠性,。
        高壓提升變頻器是整個電控系統(tǒng)的一個核心部分,，它具有與電控系統(tǒng)相適配的各種接口。它接受操作臺電控系統(tǒng)的操作命令,，同時它又將運行狀態(tài),，包括工作頻率、電機電流,、電源電壓,、電流及故障信息隨時送給電控系統(tǒng)。變頻器本身又將工作信號及工作狀態(tài)自動記錄以備查閱,，依據(jù)用戶要求連接打印設(shè)備,，每班數(shù)據(jù)打印，形成設(shè)備報表,。變頻器的所有輸入,、輸出接口均進行了隔離，避免對變頻器引入干擾,。當(dāng)電機處于負力提升時,，變頻器實時檢測進行能量回饋電網(wǎng)。
3變頻改造方案
3.1主回路改造接線
改造提升機用變頻器是在原提升機電控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,，加裝變頻調(diào)速系統(tǒng),，高壓變頻器為山東新風(fēng)光電子公司生產(chǎn)的JD-BP38-400T型高壓提升機變頻器，安全可靠,，狀態(tài)顯示齊全,，具備與絞車控制系統(tǒng)配合的各種接口，滿足現(xiàn)有的各種電器閉鎖要求,，符合《煤礦安全規(guī)程》要求,。改造中將原繞線電機轉(zhuǎn)子回路進行短接處理，利用原繞線電機，節(jié)約了投資,。
依據(jù)生產(chǎn)情況確定設(shè)備改造時間定于2013年11月初進行,。為不大面積影響煤礦生產(chǎn)，把輔料預(yù)先下放到位,，間歇性停機改造。
主回路改造原理如圖4所示：
 

圖4   主回路改造圖
 3.2變頻控制與操作臺接口
變頻器與電控系統(tǒng)連接框圖如圖5所示,。
（1）速度控制信號輸入
電控系統(tǒng)給一路4～20mA模擬量速度信號,。
（2）模擬量輸出
系統(tǒng)提供兩路模擬輸出，模擬量輸出設(shè)定為4～20mA輸出電流和4～20mA輸出頻率,。
（3）與操作臺遠程控制
上提,、下放、抱閘（松閘）,、安全回路輸入,、安全回路輸出、變頻就緒,、故障輸出,。
 
圖5  變頻器與電控系統(tǒng)連接框圖
3.3變頻器有關(guān)參數(shù)設(shè)置
        現(xiàn)將調(diào)試中的一些參數(shù)設(shè)置介紹如下。
1,、變頻器的加減速時間設(shè)置很重要,，其設(shè)置根本原則有兩個方面，第一,，盡可能利用變頻器自身的快速響應(yīng)功能,，加減速時間盡量短，提高絞車的運行速度,，提高生產(chǎn)效率,；第二，最大加速度不允許超過國家安標(biāo),，防止安全事故,，基于以上兩點考慮，實際應(yīng)用中,，變頻器從0至50Hz的加速時間設(shè)置為6s,，從50Hz至0Hz的減速時間設(shè)置為6s，經(jīng)現(xiàn)場實際運行,，完全滿足現(xiàn)場運行要求,。
2、額定電壓(V)設(shè)置：變頻器在額定頻率時對應(yīng)的輸出電壓,。星點漂移功能參數(shù)：設(shè)為10009表示10000V每相9個單元,，變頻器在星點漂移功能使用時，主控板在單元保護時做偏移角度計算。
3,、轉(zhuǎn)矩提升（HMI V2.10）改善變頻器低頻轉(zhuǎn)矩特性,，可對輸出電壓提升補償；默認值為0,，如10代表1.0%,，22代表2.2%。額定電壓為10000V時,，如果設(shè)置為10,，則對應(yīng)電壓在最低頻率（0Hz）電壓提高100V，設(shè)置為100時,，則對應(yīng)電壓在最低頻率（0Hz）電壓提高1000V,；低頻補償值設(shè)為10時，則2Hz時輸出電壓為10000*[（2/50）+ 0.01]=500V在運行過程中設(shè)置不響應(yīng),，停機后設(shè)置有效,。本參數(shù)在調(diào)試中設(shè)定為10。
4,、單元保護個數(shù)：主控停機當(dāng)變頻器單元故障數(shù)目達到設(shè)定的值時,，變頻器停機封鎖輸出的同時給出故障信號。本參數(shù)設(shè)定為2,。
5,、過壓保護值（V）：當(dāng)輸入電壓值高于該設(shè)置值時，變頻器給出過壓保護,。本參數(shù)設(shè)定為12000,。
6、欠壓保護值(V) 當(dāng)輸入電壓值低于該設(shè)置值時,，變頻器給出欠壓保護（主控程序V210的欠壓保護是必須在有輸出電流的情況下才進行保護,，并且電流不能小于額定電流的30%）。本參數(shù)設(shè)定為8000,。
7,、有關(guān)拖動電機參數(shù)錄入：按照電機銘牌參數(shù)在變頻器相應(yīng)人機界面上輸入相應(yīng)參數(shù)即可。
8,、啟動模式選擇：本提升機針對不同提升機啟動要求,，有兩種模式選擇。
（1）直流制動模式：當(dāng)提升機給出方向信號和閘信號后,，變頻器啟動運行,；
（2）堵轉(zhuǎn)運行模式：當(dāng)提升機給出方向信號，變頻器開始運行,，當(dāng)電機電流達到所需的電流閥值時,，松閘信號給出,，絞車開始運行。本機中該參數(shù)設(shè)置直流制動模式有效,。
9,、提升機單、雙鉤選擇：本提升機針對單,、雙鉤提升機,，有兩種模式選擇。
（1）雙鉤：適用于雙鉤運行的現(xiàn)場,。
（2）單鉤：適用于單鉤運行的現(xiàn)場,。本機中設(shè)置單鉤有效。
4變頻運行情況
        從目前運行情況看,，主井提升絞車變頻拖動后，實現(xiàn)了絞車的軟啟動,、軟停止,，提高了生產(chǎn)效率。據(jù)實測,，當(dāng)減速及重物下放時,，實現(xiàn)了制動回饋。尤其在低速段節(jié)能明顯,，在提升量基本相同的情況下,，變頻運行時節(jié)電量達25%以上。另外,，變頻器保護功能齊全,，除一般過載、短路,、過欠壓,、缺相等保護功能外，還設(shè)有連鎖保護,、自動限速保護功能等,，保證了提升機的安全運行。變頻器保護監(jiān)控精確定位,。方便用戶對故障進行診斷,。變頻器故障相應(yīng)人機界面如圖6所示。A,、B,、C各相每個單元如果發(fā)生母線過壓、逆變過流,、回饋過流,、接收光纖故障,、開機信號、缺相,、過熱,、主控接收光纖故障等故障時，均可在相應(yīng)功率單元上顯示,，精確定位故障,，方便用戶處理，及時采取措施,，排除故障,，提高了設(shè)備的可靠性。
 
圖6變頻器故障記錄與故障診斷界面
5結(jié)束語
        提升機高壓變頻器應(yīng)用于交流提升機轉(zhuǎn)子串電阻電控系統(tǒng)改造及新提升機電控系統(tǒng)配置,，提高了礦山提升機控制技術(shù)和裝備水平,，絞車實現(xiàn)了高轉(zhuǎn)矩、高精度,、寬調(diào)速范圍驅(qū)動,，確保了提升機高質(zhì)量運行，是交流提升機電控系統(tǒng)發(fā)展的方向,，也得到了越來越多的煤礦認同,，提升機變頻器應(yīng)用前景越來越廣闊。