防爆变频技术在井下提升绞车的应用

摘要：井下绞车普遍采用能耗制动、电阻调速，由于其维修量大、制动不平稳、占用空间大、安全隐患大，且各项安全保护功能和防爆性能已不适应当前安全提升的需要。经技术人员研究分析，全数字防爆四象限变频绞车电控系统，可从根本上解决以上问题。

关键词：提升绞车；防爆变频；电控系统；井下绞车

中图分类号：M921 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）07-

1 问题的提出

由于国家对安全生产的重视，根据《煤矿安全规程》的规定，在高瓦斯及高煤尘的工作环境，要求采用防爆的绞车电控系统。全国煤矿井下安装有上万部交流提升机，大量的采用转子串电阻调速的电控系统被我国的煤矿广泛应用。这种防爆电控系统，在防爆电机的转子上串联防爆电阻，通过逐级投入或切除电阻来达到调速目的。该系统在当时的技术条件下确实解决了对井下绞车电控系统的防爆需要。但其缺点也是尤其明显的：维修量大、制动不平稳、占用空间大、安全隐患大、容易失爆、调速精度低、无法实现控制的双线制。为解决以上存在的各种缺点，出现了全数字防爆四象限变频绞车电控系统，以防爆四象限变频器为主要拖动设备，通过双PLC数字控制技术，实现《煤安规程》中规定的绞车双线制保护及控制，绞车安全提升得到保证。

2 全数字防爆四象限变频绞车电控系统特点

（1）变频器采用交-直-交变频控制技术，具有多种控制模式，调速范围广、调速灵活方便、抗干扰能力强、使用寿命长。

（2）变频装置具有起动电流小、启动平稳、节能效果显著、可频繁起动等优点。

（3）电压矢量PWM控制方式，低频高转矩输出，低噪音。

（4）具有过电压、欠电压、过负载、过热、瞬间停电、失速防止、输出回路及快速熔断器

保护。

（5）采用轴编码器和PLC相结合，实现给定、行程、速度、油压等信号的数字化控制。

（6）能够实现提升机的软起、软停和无级平滑调速，也可分段予置，连续调节。具有转矩补偿和直流制动功能，使重车启动正常，停车时更加

平稳。

（7）采用两套PLC和部分硬件组成安全电路，相互冗余，相互联锁，确保提升机可靠运行。

3 全数字防爆四象限变频绞车电控系统构成

提升机电控系统由传动系统、PLC防爆控制箱、本安操作指示台和本安轴计数器等几部分组成。

4 全数字防爆四象限变频器

防爆四象限变频器其工作原理是先将三相或单相不可调工频电源经过整流桥整流成直流电，再经过逆变桥把直流电逆变成频率任意可调的交流电，以实现无级调速。

变频调速装置是由电抗器箱和变频器箱组成。变频调速系统是由主回路（旁路接触器、充电电阻、输入电抗器、滤波电容器和6组模块组成）和控制回路（隔离变压器、控制电源板、主控板、PIB板、显示屏、PID板组成）组成。

5 系统运行效果

（1）实现了提升机主回路控制器件真空化、无触点化的要求。采用PLC电脑控制，90%左右的控制器件由PLC程序代替，避免了烧坏继电器及触点等事故的发生，减少了事故，促进了安全。

（2）安全回路闭锁了提升机的运行条件，并具有软、硬件多重联锁保护功能。各项安全指标均符合“提升绞车安全提升专项整治”和“矿井提升质量标准化标准”的要求。

（3）PLC程序控制系统，按照运行速度图的要求，指挥提升机自动减速、自动停车及多重过卷保护，有效地扼制了过卷事故的发生。

（4）利用双路光电编码器实现对提升机的运行速度及位置的数字化检测和控制，提高了系统控制精度及可靠性。

（5）上位监控具备提升信号种类显示、综合后备保护、提升机的运行和事故显示等功能，为提升机故障原因的分析提供了依据。

（6）液压泵站全部采用具有防爆性能的电气元件，防爆性能十分可靠。具有无级调压、结构紧凑、连续工作、制动安全可靠的特点。

（7）防爆三相异步电动机其防爆性能符合《爆炸性气体环境用电气设备第2部分：防爆型“d”》（GB3836.2）的规定。

6 结语

该电控系统能够实现《煤矿安全规程》中规定的绞车双线制保护及控制，使得系统更加安全可靠，具有控制性能优良、操作简便、运行效率高、维护工作量小、节能效果明显等诸多优点，各项安全保护功能和防爆性能适应当前安全提升的需要。

参考文献

[1] 于广胜.煤矿井下交流变频绞车的应用与维护[J].煤矿机械，2009，（6）.

[2] 张振涛，马安雄.高压变频在煤矿提升机上的应用[J].煤炭技术，2008，（6）.

作者简介：许本领（1981-），男，内蒙古黄陶勒盖煤炭有限责任公司巴彦高勒矿井机电技术员，助理工程师，研究方向：井下机电管理。

（责任编辑：秦逊玉）