二次調(diào)速控制在立井提升調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用

2010-01-01 00:00:00路蘭勇

中小企業(yè)管理與科技·下旬刊 2010年6期

摘要:根據(jù)變頻調(diào)速原理，通過(guò)改變定子供電頻率來(lái)達(dá)到電機(jī)調(diào)速目的，通過(guò)工作實(shí)踐，介紹了變頻器在提升機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中提高爬行速度的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞:變頻調(diào)速二次調(diào)速立井提升

0 引言

目前礦用提升機(jī)普遍使用交流繞線式電機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速控制系統(tǒng)。提升機(jī)在減速和爬行階段的速度控制性能較差，特別在負(fù)載變動(dòng)時(shí)很難實(shí)現(xiàn)恒減速控制，經(jīng)常會(huì)造成過(guò)放和過(guò)卷事故;提升機(jī)頻繁的啟動(dòng)和制動(dòng)工作過(guò)程會(huì)使轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速產(chǎn)生相當(dāng)嚴(yán)重的能耗;轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速控制電路復(fù)雜，接觸器，電阻器，繞線電機(jī)電刷等容易損壞，影響生產(chǎn)效益。變頻器的調(diào)速控制可以實(shí)現(xiàn)提升機(jī)的恒減速和拖動(dòng)控制，尤其對(duì)固定負(fù)載能很好的防止提升機(jī)過(guò)卷和過(guò)放事故發(fā)生。變頻器調(diào)速控制電路簡(jiǎn)單，克服了接觸器，電阻器，繞線電機(jī)電刷等容易損壞的缺點(diǎn)，降低了故障和事故的發(fā)生。因此，變頻器在提升機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用有十分廣闊的前景。

1 變頻調(diào)速在提升機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用

變頻調(diào)速是通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)輸入電源的頻率來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的，調(diào)速范圍很寬，一般變頻器基本上都可以達(dá)到0~400Hz，頻率調(diào)節(jié)精度一般為0.01Hz，可以很好的滿足提升機(jī)的恒減速無(wú)級(jí)調(diào)速的要求。為了保證電機(jī)的恒轉(zhuǎn)矩輸出，必須使變頻器U/F特性曲線恒定，而變頻器無(wú)法改變輸出電壓。所以，采用兩臺(tái)變頻器后，電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)真正意義上的二次拖動(dòng)。變頻器恒轉(zhuǎn)矩輸出，輸出功率隨轉(zhuǎn)速變化，因此具有很好的節(jié)電效果。另一方面，變頻器還可通過(guò)軟件很方便地改變輸出轉(zhuǎn)矩(即調(diào)整轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償曲線)和減速時(shí)間、目標(biāo)頻率、上下限頻率等。變頻器還具有強(qiáng)大的兼容功能，并根據(jù)使用要求進(jìn)行功能組合、參數(shù)設(shè)置(修改)和動(dòng)態(tài)調(diào)速。變頻器也可通過(guò)端子排控制，對(duì)行程進(jìn)行多段速度控制。整個(gè)減速過(guò)程可以靈活的調(diào)節(jié)，這種調(diào)速方式對(duì)防止提升機(jī)的過(guò)卷，過(guò)放等都是十分有利的。

2 實(shí)例分析

某礦主井提升機(jī)為立井箕斗提升系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)型號(hào)為YR1000-10/1430，額定電壓6000V，轉(zhuǎn)速為597轉(zhuǎn)/分，滾筒直徑2.8米，減速器傳動(dòng)比為10。

2.1 最大速度和拖動(dòng)速度的確定

選用變頻器U/f控制方式由于U/f=6000V/50Hz=120，此常數(shù)為電機(jī)恒轉(zhuǎn)矩輸出，為保證U/f特性曲線不變。當(dāng)電機(jī)為額定轉(zhuǎn)速597轉(zhuǎn)/分，對(duì)應(yīng)繩速為8.75m/s，由速度計(jì)算公式Vm=可知n=，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速V為136轉(zhuǎn)/分時(shí)一級(jí)拖動(dòng)速度為2m/s;由此可知電機(jī)轉(zhuǎn)速為34轉(zhuǎn)/分時(shí)二級(jí)拖動(dòng)速度為0.5m/s。根據(jù)U/f特性曲線的函數(shù)關(guān)系和電機(jī)轉(zhuǎn)速特性可知，一級(jí)拖動(dòng)2m/s的速度可設(shè)定1500V/12.5Hz，二級(jí)拖動(dòng)0.5m/s的速度可設(shè)定為480V/4Hz。

2.2 提升機(jī)各階段速度圖(如圖1)

2.2.1 初主加速階段t0。提升循環(huán)開(kāi)始，處于井底裝載出的箕斗被提起，而處于井口卸載位置的箕斗則沿卸載曲軌下行，為減少容器通過(guò)卸載曲軌時(shí)對(duì)井架的沖擊，對(duì)初加速段t0及容器在卸載曲軌內(nèi)的運(yùn)行速度要加以限制，一般不超過(guò)1.5m/s。

2.2.2 主加速階段t1。當(dāng)箕斗離開(kāi)曲軌時(shí)，則應(yīng)以較大的加速度運(yùn)行，直至達(dá)到最大提升速度vm，以減少加速段的運(yùn)行時(shí)間，提高提升效率。

2.2.3 等速階段t2。箕斗在此階段以最大提升速度vm運(yùn)行，直至重箕斗將接近井口開(kāi)始減速為止。

2.2.4 減速階段t3。重箕斗將要接近井口時(shí)，開(kāi)始減速運(yùn)行實(shí)現(xiàn)減速。

2.2.5 高速拖動(dòng)階段t4。重箕斗進(jìn)入井口鋼罐道時(shí)，以2m/s的速度拖動(dòng)直至到曲軌，既減輕了重箕斗對(duì)井架的機(jī)械沖撞，也提高了效率。

2.2.6 拖動(dòng)轉(zhuǎn)爬行階段t4。重箕斗由井口鋼罐道進(jìn)入曲軌前，靠重力使速度由2m/s降至0.5m/s。

2.2.7 低速爬行階段t5。重箕斗由井口鋼罐道進(jìn)入曲軌后，以0.5m/s的速度爬行至終點(diǎn)時(shí)，提升機(jī)施閘停車。處于井底的箕斗進(jìn)行裝載，處于井口的箕斗卸載。

2.3 提升機(jī)電控系統(tǒng) 提升機(jī)電控系統(tǒng)包含信號(hào)采集部分、邏輯控制部分、控制部分和執(zhí)行部分等等，尤其是PLC冗余控制系統(tǒng)，主PLC與安裝在提升機(jī)滾筒軸上的2#軸編碼器相配合，完成提升行程和提升速度的控制功能;副PLC將外部信號(hào)(操作臺(tái)面板上的選擇開(kāi)關(guān)信號(hào)、按鈕信號(hào)、由主PLC傳來(lái)的信號(hào)及由上位機(jī)傳來(lái)的信號(hào))接收過(guò)來(lái)按照預(yù)定的邏輯控制進(jìn)行處理，并發(fā)出開(kāi)車所需要的各種信號(hào)，使提升機(jī)按照預(yù)定的力圖、速度圖安全運(yùn)行;主PLC還對(duì)軸編碼器發(fā)出的脈沖進(jìn)行記數(shù)，并進(jìn)行脈沖量化處理，間接檢測(cè)計(jì)算出提升容器的行程h和速度Vf，并根據(jù)計(jì)算出的h、Vf和Vg對(duì)提升機(jī)進(jìn)行監(jiān)視保護(hù)。副PLC與裝在電機(jī)軸上的1#軸編碼器相配合，主、副PLC通過(guò)來(lái)通訊比較運(yùn)行過(guò)程中的各種速度保護(hù)功能，主、副PLC與外部繼電器構(gòu)成雙線制提升機(jī)安全保護(hù)回路。

2.4 行程控制當(dāng)提升機(jī)初始安裝后，應(yīng)根據(jù)礦井實(shí)際情況對(duì)提升機(jī)的各行程區(qū)間的運(yùn)行進(jìn)行調(diào)試和設(shè)置，調(diào)試和設(shè)置主要包括電機(jī)啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子電阻的切除、變頻器的運(yùn)行設(shè)置和行程控制器的行程區(qū)間設(shè)置等。

2.4.1 變頻器設(shè)置變頻器的設(shè)置可分二部分進(jìn)行，首先對(duì)變頻器進(jìn)行基本常規(guī)要求設(shè)置，參考變頻器的使用手冊(cè)進(jìn)行;然后對(duì)變頻器進(jìn)行運(yùn)行要求設(shè)置，結(jié)合礦井實(shí)際情況，主要設(shè)定1號(hào)變頻器的控制功能要求，減速段和第一拖動(dòng)段運(yùn)行頻率，以及2號(hào)變頻器第二拖動(dòng)段的頻率等。

2.4.2 行程控制設(shè)置行程控制設(shè)置主要根據(jù)要求設(shè)置各行程區(qū)間的范圍，并依據(jù)各行程區(qū)間的運(yùn)行要求設(shè)置行程控制器的控制功能等等。

變頻器二次調(diào)速控制在提升機(jī)電控系統(tǒng)應(yīng)用后能明顯縮短減速后的拖動(dòng)時(shí)間，真正起到增產(chǎn)提效、節(jié)約改造資金的目的，具有很好的推廣前景。

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