变频调速系统对矿山提升机的改造
交-直-交变频调速系统已在泵类、风机类负载上得到广泛应用，并且正在大面积推广。但大多数矿用提升机还在沿用传统的线绕式异步电动机，用转子串电阻的方法调速。这种系统属于有级调速，低速转矩小，转差功率大，启动电流和换档电流冲击大，中高速运行振动大，制动不安全不可靠，对再生能量处理不力，斜井提升机运行中调速不连续，容易掉道，故障率高。矿用生产是24小时连续作业，即使短时间的停机维修也会给生产带来很大损失。矿用提升机的技术改造要求迫在眉睫。但是，不可能把风机、水泵用的变频器直接应用到提升机上，因为提升类负载对变频器有着不少特殊的要求。鉴于提升绞车的特殊性，我公司研制开发的矿山提升机变频调速系统.2 该系统的优点(1) 实现了软启动、软停车，减少了机械冲击，使运行更加平稳可靠。(2) 起动及加速换挡时冲击电流很小，减轻了对电网的冲击，简化了操作、降低了工人的劳动强度。(3) 运行速度曲线成S形，使加减速平滑、无撞击感。(4) 安全保护功能齐全，除一般的过压、欠压、过载、短路、温升等保护外，还设有连锁保护、自动限速保护功能等。(5) 设有直流制动、能耗制动、更加安全可靠。3 矿用提升机变频调速系统的工作原理 变频器是通过改变电机定子供电频率来改变电机的转速，以实现绞车的调速。交流异步电动机的转速公式为: 其中 n—电机转速 f1—定子供电频率; p—极对数 s—转差率;该设备为交-直-交电压型变频调速系统，原理图如图1所示。该系统的运行过程主要分为两个过程:(1) 绞车电机作为电动机的过程，即正常的逆变过程。该过程主要由整流、滤波和正常逆变三大部分组成，如图1所示。其中正常逆变过程是其核心部分，它改变电机定子的供电频率，同时也改变输出电压，达到调速的目的。(2) 绞车电机作为发电机的运行过程，即变频器制动过程。该过程主要由正常逆变部分中IGBT的续流二极管与制动单元与制动电阻完成。此过程为当提升机工作在下放过程中时，电动机相当于一台发电机，电能通过电动机反馈到变频器直流母线上，导致直流母线电压过高，根据这一现象，运用制动单元与制动电阻消耗掉直流母线多余能量，以达到变频器准确停车的目的。4 变频调速系统对原调速系统的改造 为了确保安全可靠，让变频调速系统与原调速系统并存，互为备用，随时可以切换。同时为了让操作者不改变操作习惯，工、变频系统都用原操作机构操作，如图2所示。 图2 工、变频系统切换控制5 现场应用情况及运行效果 该系统改造后节能效果明显，尤其是斜井单沟和竖井矿井，节电率都在30％以上。同时变频改造后绞车运行的稳定性和安全性都大大增加，因此大大减少了运行故障和维修时间，矿区的产量也提高不少。用户反应普遍较好。