变频器在裕泰煤矿提升机中的应用

赵振华

摘 要：本文从裕泰煤矿的实际生产情况为例，介绍了变频器在提升机中的应用，实现了提升机的无级调速，减少了耗能高、电流冲击大等不足的地方，裕泰矿提升系统的安全及可靠性能大大提高了。

关键词：矿井提升机;变频器;裕泰煤矿

1 前言

裕泰煤矿主井为斜井，坡度25度，主井巷道全长930m，提升系统机房距井口40m左右，提升机为JK-3×2.2型号的单滚筒缠绕式绞车，滚筒直径3m，滚筒宽带2.2m，钢丝绳全长1050m，最大静张力130kN，电机型号：YBKK500-12，功率250kW。提升机电力传动的特性的复杂主要表现为常态带负荷运转，在这种情况下电动、制动来回频繁的属于转换的状态中，即是电动机频繁正反向。一般情况下，提升设备是非连续运行的，即需要经常起动、停车、反向运行，要保证其能以比较高的速度安全的往返运行，要求提升系统的控制性能好，应有较高的调速性能和位置控制。

2 提升机的组成及分类

2.1 提升机的组成

提升机是提升機械的设备（一种大型），是由电机带动其运行的，通过带动钢丝绳从而间接带动井筒中的容器能上下升降，进而完成矿井的输送任务。裕泰煤矿提升系统主要由电机、制动系统、减速器、滚筒、深度指示系统、液压站系统与电控系统等组成，采用交流异步电动机驱动。

2.2 提升机的分类

提升机按结构和传动方式可以分为：缠绕式和摩擦式。缠绕式的主要工作机械是滚筒，有单滚筒、双滚筒，圆柱形和圆锥形滚筒之分。目前均为圆柱形。用一根钢丝绳，连接一个容器的是单筒。双筒具有两个容器（每个卷筒各配一根钢丝绳将其连接），其中一个容器运转时上升，则另一个容器运转时必处于下降状态。摩擦式提升机主要是多绳滚筒式。裕泰煤矿由于矿井能力较小，生产服务年限也较短，提升系统运输任务不重，动力负荷较小，所以提升系统采用单绳缠绕式提升机就能满足生产要求。

3 变频器的工作原理

裕泰煤矿提升机变频器型号为6SE7036-5WK60型西门子变频器。现如今，我们大范围使用的变频器分两步走：第一步把工频交流电源转换成直流电源这个过程需要整流器的帮助;第二步将直流电源转换成可以供给电动机的交流电源（频率、电压均可控制）。将这种方式称为交—直—交（VVVF变频或矢量控制变频）。变频器的电路包括四部分：①整流，三相桥式不可控整流器;②中间直流环节，滤波、直流储能和缓冲无功功率;③逆变，输出为PWM波形的IGBT三相桥式逆变器;④控制。

4 提升机使用变频器调速后取得的效果

变频调速应用于裕泰煤矿提升机后取得的效果：①不但可以平滑的调速，重要的是调速范围变大。变频器的输出频率可以通过控制器的控制实现连续的调节，达到无级调速的功能，促使电动机的起动电流不是很大，动力负荷同样很小，调速显得平滑而且感觉不到冲击;②调速的精度相当高：在自然特性状态上电动机运转时的外特性表现比较硬，负载变化受到转速的影像较小;③品质（动态）好：提升机的起动比较快，制动时间也很短，反转和调速过程所需要的时间也是达到了消耗最少;④易实现电动机的换向，一旦频率为零后就能反向开车，反转通过改变相序而实现，这一过程利用控制器，综述可实现平滑的过渡于四象限内;⑤特别省电：采用变频调速后，启动为软启动，以负荷大小数值的变化作为依据，使用负荷控制器自动调整皮带机的转速，达到省电的目的;⑥不但可以方便快捷的设置变频器的功能参数，最主要的是还可以对多套参数设置进行保存，以后在使用过程中可以根据不同的工况进行设置;甚至还能做到对变频器每一次的操作及故障进行记录;对于运行参数可以做到定时记录，还能对记录报表随时进行查阅和打印，还可以对变频器的输入输出波形进行不限时的查看分析。

5 选择变频器应注意的事项

选型（变频器）的基本原则：额定容量（变频器）选择依赖于额定电流（电动机）和负载特性曲线（电动机），即变频器的容量选择必须保证额定电流在数值上变频器的要大于该电动机的，或者换一种说法就是所适配（变频器）的电动机功率大于该电动机的功率。依据上诉原则在考虑到电动机性能上的差异即机械负载的波动，变频容量取电动机容量的1～2倍。另外，转速的最低值不少于额定转速的50%，一般调速范围在70%～100%之间为宜，因为一旦当转速低于额定转速的40%～50%时，电机本身的效率明显下降，是不经济的;调速范围确定时，需要避开机组的机械临界共振转速，若调速至该谐振频率时，将可能损坏机组。

根据以上原则，裕泰煤矿提升机变频器采用6SE7036-5WK60型西门子变频器。该型号变频器具有丰富的通讯接口和软硬件选件功能，能够自动识别电机参数，达到最佳控制性能。

6 结束语

裕泰煤矿提升机电气系统使用了变频器后，不但能软起动、软停车，还能对机械冲击起到减小的作用，这样运行可靠而且平稳;实现了绞车的调速、换向、能量回馈制动等功能，节能效果很明显。提高了矿井的生产效率，还增加了矿井的经济效益。

参考文献：

[1]罗浩.变频调速控制技术在矿井提升机中的应用，管理学家，2010.