礦井絞車是采礦生產過程中的重要設備：人員的升降，材料、設備的輸送都需要通過它來完成的。礦井絞車被稱為"礦井的咽喉"，是礦井井下作業和地面相聯接的樞紐。礦井絞車作為礦山的一種重要設備，其運行的可靠性、安全性、經濟性要求都備受關注。

2礦井絞車電氣傳動要求

2.1礦井絞車負載特性

重物上升時，電機需要克服各種阻力（包括重物的重力和摩擦力等），屬于阻力負載。

重物下放時，由于重物本身具有按照重力加速度下降的能力（位能），因此，當重物的重力大于傳動機構的摩擦阻力時，重物本身的重力（位能）是下降的動力，電機成了能量的接受者，故屬于動力負載。

2.2礦井絞車電機對驅動器的要求

（1）啟動轉矩大，調速特性好；

（2）過載能力強；

（3）低頻時能輸出較大轉矩，懸掛時不能溜車；

（4）下放時，電機有較大再生能量產生，要求能夠合理處理電機再生能量。

2.3礦井絞車傳統控制系統缺點

2.3.1能耗大

礦井絞車傳統調速方式為繞線式電機轉子串電阻調速。這種控制系統大量的轉差功率消耗在轉子串接的電阻上（一般情況下可占總能耗的30%以上），造成大量電能浪費，從節能和經濟兩方面來講，都不可取。

2.3.2調速性能差

轉子串電阻調速方式屬于有級調速，其轉速的下降是通過轉子外接電阻消耗能量來實現的。Zui重要的是轉速越低，電機的機械特性越軟，輸出轉矩越小。且有級調速對電機和機械設備的沖擊大、設備運行不平穩、調速不連續、容易掉道、故障率高。對于礦井24小時連續生產模式，經濟損失大。

2.3.3系統可靠性差

（1）接觸器頻繁分、合（接觸器在大電流情況下頻繁分、合），經常造成接觸器觸點的燒結和線圈燒毀。

（2）保護措施不完善，易發生電動機燒毀的現象。

（3）制動器承受比較大的沖擊，閘皮磨損嚴重，容易出現抱閘抱不緊，經常需檢修、更換。

2.3.4維護成本高

（1）接觸器、繞線式電機轉子電刷、滑環經常需要維護、更換，費用較大。

（2）減速機、制動器受沖擊大，經常需要維護。

（3）轉子串電阻調速方式本身的特點Zui終導致的生產效率受到限制（經常出故障處于停機、維修狀態）、維護工作量大、使用維修成本上升。

2.4礦井絞車使用C500變頻器的優勢

（1）變頻器調速性能好，啟動轉矩大，機械特性硬、定位準確。

（2）變頻器運行平穩，對減速機、制動器的沖擊小，減小設備的維護量，延長提升機的使用壽命。

（3）使用變頻器后，無需再使用接觸器，同時繞線式電機也可以更改為鼠籠式電機使用，無需對電刷和滑環進行維護

（4）變頻器運行效率高，對電機和系統具有完善的保護、監測及自診斷功能，如再結合PLC控制，可大幅度提高礦井絞車電控系統的可靠性。

（5）去掉了內置調速電阻，節約電能。

3C500變頻器在礦井絞車上的應用

3.1現場設備概況

現場帶式制動礦用提升絞車如圖1所示，絞車及其驅動參數配置如表1所示。

3.2礦井絞車設備的負載特性和控制要求

根據礦井絞車設備的負載特性和控制要求，系統主要配置如表2所示。

表2礦井絞車設備的負載特性和控制要求

3.3礦井絞車變頻回饋節能改造系統

升級的礦井絞車系統由變頻器、PLC、接觸器、制動單元和制動電阻等構成，可實現以下功能：

（1）系統改造后提升電機的變頻控制方式與原有的轉子串電阻工頻控制方式可以自由切換，兩種控制方式切換相互電氣聯鎖，保證系統工作的安全性。

（2）系統改造后保留礦井絞車原有的操作方式和習慣，即保留原有的凸輪控制器的檔位控制和操作方式。這樣，既不會影響礦井絞車操作員的正常操作，又保證了礦井絞車特種設備檢驗合格。

（3）提升機構的變頻系統，具有短路、過電壓、過電流、缺相、過載、過溫等多種保護功能，Zui大限度的保護礦井絞車的提升機構。

（4）系統采用變頻器驅動提升機構電機，當電機拖動位能性負載下放時，電動機將處于再生發電狀態，制動電阻將消耗多余的電能，確保系統安全運行。

系統電氣控制圖如圖2所示。

圖2系統電氣控制圖

3.4系統調試

3.4.1PLC程序及控制回路調試

設備安裝結束后，控制回路上電，主回路不上電。進行控制回路和PLC程序調試，保證控制回路和PLC邏輯控制正確，各元器件動作正常。

3.4.2變頻器調試

（1）將礦井絞車電機與減速機脫開，變頻器采用V/F控制方式空載運行，拖動電機，確保電機運行穩定，正常，變頻器輸出電壓、電流正常。

（2）將礦井絞車電機與減速機脫開，變頻器采用無PG矢量控制方式，進行旋轉型自學習，獲得電機參數。然后采用無PG矢量控制方式空載運行，拖動電機，并調整相應參數保證電機運行穩定，變頻器輸出電壓、電流正常。

（3）將絞車電機與減速機連接，變頻器采用無PG矢量控制方式，帶負載運行變頻器，保證電機運行穩定。

（4）變頻器部分參數設置如表3所示。

表3變頻器部分參數設置

（5）系統聯調，保證礦井絞車空載提升和下放、重載提升和下放，各檔位速度符合要求，換擋正常，變頻器和PLC系統運行正常。并進行工、變頻切換試驗，保證切換正常，工頻運行正常。

3.5現場圖片

系統現場調試圖片如圖3所示。

圖3系統現場圖片

4結束語

C500變頻器在礦井絞車上的調試成功，不改變原有礦井絞車的操作方式，且原有的手剎基本可以不再使用，使操作簡化。系統運行穩定、可靠，調速性能優良，啟動轉矩和低頻轉矩輸出大；

C500變頻器在礦井絞車上成功應用，提高了礦山行業的提升絞車設備的自動化水平，加快了礦山行業的產業裝備升級。對提高礦山行業的產能，保證礦山行業安全生產都起到了積極的作用。

更為重要的是，礦井提升絞車設備屬于礦山大型設備，其能耗占整個礦山生產總能耗比重大，變頻電控系統相比繞線式電機轉子串電阻調速系統，能夠大幅節約電能，真正的為礦山行業降低成本，產生良好的經濟效益。

（本文作者系統深圳市新科瑞電氣技術有限公司李剛山）

參考文獻：

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