摘要：矿井提升机主要负责井下的运送工作，一旦出现故障将给矿井的安全造成十分严重的影响。在文章中，笔者将以矿井提升机的概述为根本，深入分析并研究矿井提升机变频调速控制系统的设计等内容，供相关部门参考。
关键词：矿井提升机；变频调速；控制系统
引言：煤矿井下提升机交流绕线式电机转子串电阻调速电控系统，利用控制器或磁力站对串入转子回路中不同阻值的电阻进行组合，达到调速目的，虽然设备简单，但缺陷非常明显。不仅调速性能差、定位欠准确、调速效率低，而且故障率高、维护困难、环境噪声高，电能损耗也很大。上述问题一直困扰着广大科研人员，这严重影响着煤矿生产效率和广大人员的人身安全，因此，对矿井提升机电控系统进行变频改造设计是很有必要的。
一、矿井提升机概述
矿井提升机在工作的过程中共包括五个阶段，分别为加速、匀速与减速、爬行、停车等。矿井提升机的加速指的是从静止状态中逐渐进入到最高速度状态中；匀速指的是矿井提升机中最为主要的工作阶段，提升机在匀速的阶段中处于稳定运行的状态中；减速指的是提升机速度不断降低的工作阶段；爬行指的是提升机在完成工作逐渐进入静止之间的工作阶段。矿井提升机工作过程中的特点指的是在矿井内固定距离中箕斗以较高的速度进行重复的上下运动，从而实现矿井中各种矿石、物资与人员的运送工作。只有确保矿井提升机的机械性能、电气控制设备与保护装置的良好才能够确保其高效、安全地进行运行。
二、矿井提升机变频调速控制系统的设计
1.变频调速控制系统中的主系统设计
与一般的电压－频率控制装置相比，变体调速系统的主系统设计实现了提升机速度参数与负载转矩的改变的情况下对其进行全数字化的保护。完成对矿井提升机变频调速控制系统的设计之后，能够确保提升机在较为恶劣的操作条件之下依旧能够保持控制的准确性，能够确保提升机运行的可靠与安全，促进提升机的电机在低速的状态中实现机械特性的变硬，实现对提升机在短路、接地、过载情况下进行保护。变频调速控制系统主电路中的主要部件包括:第一，空气断路器，主要用于对装置进行保护；第二，交流接触器，主要用于在紧急的情况下实现电源的切断；第三，噪声滤波，主要用于实现提升机噪声的降低；第四，电抗器，主要用于降低装置受到的振动干扰；第五，热继电器，主要用于对装置进行断电保护。
2.选择变频器的容量
一般情况下，提升机中都采用一台变频器实现对电机的驱动。因此，在对变频器的选择过程中要确保变频器的电流能够比电机额定电流要大，或者在对变频器选择的过程中要确保变频器的适配电机功率能够比当前的电机功率要大。一般情况下，在对变频器的容量进行选择的过程中要对矿井提升机的性能及负载方面的差异与不确定性进行考虑，将电机容量的1.5倍作为变频器容量。
3.选择合适的变流器
变流器主要采用的是双桥串联与顺序控制的方式，在变流器处于理想的状态中时能够实现 12脉波直流电压的输出，而且输出的电压非常平滑，包含有较少的谐波，能够实现功率因素的不断提高。晶匣管变流器在工作的过程中会出现电流波形畸变、电流相位滞后等问题，影响变流器的功率因素，高次谐波的不断增加会对电网造成“污染”。如果矿井提升机的变频控制系统中的电机在容量方面较大、电压方面较高，为了避免晶匣管变流器出现的各种问题，可以采用两组晶匣管整流桥串联供电的方式，并且实现变压器连接方式的改变，一方面能够促进谐波分量的有效减少，实现变频器功率因素的有效提高，另一方面能够实现对晶匣管耐压值要求的降低。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
三、变频器相关参数设置
1.变频器各段运行时间及加减速模式设置
要在可编程序控制器（PLC）上合理的设置各段运行时间。具体设置如下：首先提升机在第一阶段（t0-t1）起动阶段，经过时间t1后转入第二阶段（t1-t2），此段电机中速运行（运行频率为f2）。然后进入第三阶段（t2-t3）继续加速运行到频率f3，此时电机以频率f3的高速稳定运行（速度不变）到t4，这就是第四阶段，此时电机速度达到最高。当重车快到井口时，进入第五阶段（t4-t5）立即快速减速，达到规定速度时进入第六阶段（t5-t6）低速恒速运行，当到达可以停车位置时变频器进入最后阶段（t6-t7），重车减速到零，立即停车，整个提升过程结束。所有加速、恒速和减速段的时间t1-t7均在变频器上设置。提升机运行模式设为强S形曲线。
2.变频器个端子设置
变频器参数设置参考如下：各端子定义；X1，X2为外部给定端子，X3为正转端子，X为反转端子，X5为复位，X6为点动。
3.其他参数设置
运转控制方式为外给定；转矩补偿为自动；起动频率为0.2Hz；停止频率为0.2Hz；上限频率为50Hz；下限频率为0.2Hz。电机控制模式为速度传感器矢量控制；电机停车方式为减速刹车方式+直流制动停车；驱动转矩F208=130，允许电气机械制动，外部抱闸投入延时为0.2。其它参数以出厂的默认值为准。采用变频改造后，提高了无级调速，闭环控制，爬行速度易控制，重物下放操作时易操作，安全性能好。
四、控制系统结构原理
大功率变频装置可以将工频三相交流电经过交直变换之后经过逆变器，利用设定的参数进行了逆变，使得输出为某一相应设定频率的交流电。变频器输出频率的变化，将导致电动机的输出转速变化，二者之间的关系近似线性。这样，就起到了调速的作用。在电路系统中，为了保证正常运行安全，必须将设备可靠的接地，因此，变频器的接地端也应可靠接地。主回路中，用于连接制动单元和制动电阻的端子，用于防止提升机在垂直方向上运行时，发生工件在带动电动机运转，而产生很大的再生电动势，即泵升电压过高，损坏变频器的现象出现。加入外接回馈单元或外接制动单元可消耗部分能量，提高变频器的工作能力。根据变频调速原理，在变频器的控制输入回路中接入频率设定电路，由PLC输出的模拟量，即电压或电流信号来控制变频器的输出频率。此时的变频器输出频率与设定电压或电流输入成正比。为了便于监控变频器的运行状态并及时发现异常，取出变频器的异常信号送到PLC的输入模块，以作为变频器的事故报警信号。由于提升机是在矿井使用，还需设计防爆装置，在加上防爆外壳后，变频器产生的热损耗不能排出会导致其温升过高而影响正常运行，变频器的通风系统的设计为水冷系统，带有双循环热交换器，内循环的水将变频器功率部件的热传导给空气，空气经由外循环把热量排出井外。提升机紧急制动系统为恒减速紧急制动控制，它通过检测制动过程中的实际速度值，换算为减速度，实现制动对减速度的半闭环控制。其基本的控制原理为：设定一个“停止起始频率”，当变频器的工作频率下降时，变频器将输出一个“频率到达信号”，使主控系统检测到紧急制动减速度达到预定值，保持此时的制动压力来达到恒减速度的目的。
结语：综上所述，在变频控制系统中采用控制方案具有较高的可行性和可靠性，可以很好的满足矿山安全生产的需求，实现高效、稳定运行，从而保证矿井中矿石、物质以及人员运送的安全。
参考文献
[1] 刘超，等.基于PLC的矿井提升机变频调速控制系统[J].牡丹江师范学院学报（自然科学吧）,2010，03(12):28-29.
[2] 姚彩珍，等.试述矿井提升机变频调速控制系统的设计与改造[J].今日科苑,2012，18(21):65.
[3] 季厌浮，等.矿井提升机PLC电控系统中安全回路双线制技术的应用分析[J].太原理工大学信息工程学院学报,2010，4(43):123-125.
论文作者:张明
论文发表刊物:《基层建设》2017年第12期
论文发表时间:2017/8/8
标签：变频器论文; 矿井论文; 提升机论文; 频率论文; 控制系统论文; 变流器论文; 电机论文; 《基层建设》2017年第12期论文;