矿井提升包括竖井提升和斜井提升，矿井提升机是矿井生产的关键设备，简称矿井& ldquo喉咙& rdquo。
一.概述
矿井提升包括竖井提升和斜井提升，矿井提升机是矿井生产的关键设备，简称矿井& ldquo喉咙& rdquo。它负责矿井中矿石、废石、设备、材料和人员的提升和下放。它在矿山生产中占有非常重要的地位。
某集团公司3-2矿体斜井提升机采用传统的转子绕组串电阻交流调速方式。调速方式存在以下问题:一是电磁继电器多，判断排除故障时间长。长期运行后故障率高，不仅修复费用高，而且影响矿石产量。其次，提升控制自动化程度低，运行时噪音大，提升机房温度高，提升机司机易疲劳，劳动强度大；三是低速连续提升重物时，电阻发热严重，经常烧坏电阻丝，导致能耗高；第四，调速是有级调速，对钢丝绳、减速器等有很大的机械冲击。
二、改造方案及系统组成
1转型计划
交流调速系统由变频调速装置、可编程控制器、能量回馈单元和触摸屏组成，取代了原来的串联电阻调速系统。
2系统组成
系统原理框图如图1所示。
变频电路包括闸刀开关、断路器、变频器、变频器下端的接触器和能量回馈单元。其中能量反馈单元构成机柜。
控制电路:主要由主PLC控制、辅助PLC控制、触摸屏、继电器辅助控制和控制台组成。其中，主PLC控制和辅助PLC控制互为主备，继电器辅助控制、主PLC控制和辅助PLC控制安装在同一个控制柜内，触摸屏安装在控制台上作为上位机。作为位置和速度的反馈信号，编码器安装在电机和滚筒上。其中，安装在电机上的速度编码器的信号反馈给变频器，形成PG矢量控制。另一个编码器信号反馈给PLC，用于速度和位置计算。电机转速信号、油温和油压信号以及其他开关信号进入PLC系统。
三。工作原理
1系统在四种状态下的功能:停止、手动、自动和下滑。
Stop:在这种状态下，系统停止工作，所有操作不能进行，绞车处于闸瓦制动状态；
手动:在这种状态下，在系统满足安全运行要求的前提下，根据仪表和触摸屏显示的参数，由主控制器手动操作绞车上下运动。
自动:在这种状态下，上下按钮自动完成上下全过程。中途时可以通过停止按钮手动停止，通过上下按钮再次启动。
下滑:当系统出现严重故障，不能正常上下运行时，应将功能开关切换到此位置，由主控器将绞车下滑到确定的位置。
通过双PLC数字控制技术，实现了《煤矿安全规程》中规定的绞车双线保护和控制。双线绞车保护和控制具有以下特点:
(1)调速精度高，调速范围宽，调速精度不低于0.05%。
(2)双线保护:一个硬件安全电路和两个软件安全电路互为冗余，使系统更加安全可靠。
(3)两线制控制:正常运行时，采用双PLC系统相互监控，互为冗余。当其中一个PLC系统出现故障时，另一个PLC系统仍可投入紧急启动，提高了绞车系统的运行可靠性。
2保护和联锁功能
2.1安全制动时，配合液压站的安全阀，实现提升机的一级或二级制动，同时变频器进入反馈制动状态。
2.2在任何情况下，只有在司机收到开车信号后，提升机才能运行。
2.3在举升过程中，当润滑油压力过高或过低，润滑油过滤器或液压站滤油器堵塞或油温高时，触摸屏上有相应的故障信息显示，相应的信息灯点亮，通知司机可以完成举升。当故障解除后，允许司机进行下一步起重工作。
2.4当提升机因故障中途停车，提升容器位于减速段时，故障排除后，允许司机选择按上次行驶方向行驶，只能低速行驶:如果提升容器不在减速段，井口发出行驶信号，允许司机高速行驶。
2.5全矿停电时，PLC系统保证提升功能能实现二次制动，并完成提升机的后备保护。
2.6盘式制动器的工作制动力矩可调。紧急制动(安全制动)可以产生二次制动，避免机械冲击。
3冲程控制功能
行程控制由PLC系统完成，主要是将提升机的提升过程分为不同提升速度要求的行程区间。根据各行程区间的实际情况和不同的速度要求，改变变频器的速度给定值，形成闭环，平滑调节提升机的垂直速度。行程控制不仅控制提升机整个提升行程过程的速度，还控制提升机的停车和制动过程。行程控制能很好地防止提升机过卷、过放、脱轨、翻车等事故，特别适用于有弯叉的特殊斜井。
4制动控制功能
提升机的正常制动包括反馈制动、抱闸制动等。反馈制动的实现是在交流-DC-交流电压逆变器的DC环节中引入逆变器环节。当提升机实际运行速度高于给定运行速度时，电机相当于发电机，DC环节电压上升，向逆变器提供能量并反馈给电网，电机自动运行在制动状态。
状态。以达到变频器准确停车的目的，并防止机械冲击和快速下降。一般停车的时候用驻车制动。当运行到停车位置时，行程控制器向变频器发出停车信号，同时向停车制动器发出停车控制信号，实施停车制动。当发生脱轨等事故时，运行控制应实施紧急制动。
本系统采用反馈制动方式。在制动过程中，提升机运行平稳，制动能量反馈到网络中，具有一定的节能效果。6920V制动顺序如下
5主要设备功能
5.1可编程控制器的功能
系统除紧急保护功能外的所有控制均由可编程控制器(PLC)完成。系统中配置的可编程控制器能适应恶劣的工业环境，抗干扰能力强；它有两个可以同时使用的通信端口(编程器端口和通用端口)。通过与LCD触摸屏通信，可以直观方便地显示系统的运行状态、故障状态和操作情况。
线路参数，可以显示所有开关元件的状态以及各种故障和告警信息；接收系统中配置的电压变送器、电流变送器和编码器的信号，经计算处理后，对绞车进行控制、监视和保护。紧急制动(安全制动)时，由可编程控制器控制盘式制动器产生二次制动，避免机械冲击。简化系统可编程控制器的控制流程图，如图2所示。
5.2逆变器功能
接收变频器旋转编码器的速度反馈信号，形成PG矢量控制，实现电机的无级调速。本系统配有6920V系列变频器和能量回馈装置。
■集成方案:通过将电机驱动与起升逻辑控制有机结合，省略了原系统中的PLC，减少了潜在故障点，简化了系统接线，调试简单灵活，代表了未来起重机控制的发展方向；
■宽电压设计可以更好地满足恶劣的供电环境。
■起重机专业逻辑设计:基于多年起重机行业设计经验，设计专家和广泛使用的起升机构的控制和安全逻辑，包括定时协调、防滑钩等功能，为配套客户提供完善的解决方案；
■采矿、冶金、筑路行业的给料系统采用特殊的定长设计，使控制更加安全可靠。精确的扭矩控制:失速防止功能、故障复位和重试功能；旋转编码器6900的应用可以实现全频域磁通电流矢量控制，电机在0.5Hz时可以保持150%的输出转矩。
变频装置的主要技术参数
(1)输入电源电压AC304-456V，频率50HZ；允许的电压波动范围为+/-20%；允许的频率波动范围为48-65HZ；；
(2)输出频率范围0 ~ 50 Hz连续可调；
(3)额定重载输出功率:160kW。
(4)过载能力150%，1分钟；180%，20多岁
(5)具有较高的功率因数cosφ；>0.98;
(6)低频运行时，具有自动提升转矩和滑差补偿功能，可保证150%的额定转矩；
(7)变频器具有过压、欠压、过流、过载、功率元件过热、电机缺相等保护，并具有故障记忆功能，可保留最近五次故障的功能号和最近一次故障的参数；
(8)总谐波含量thd
主要技术原理
& emsp& emsp(1)采用全数字速度传感器闭环矢量控制，调速范围宽，调速精度高。变频器在低频运行时，也能保证150%以上额定转矩的输出。最大扭矩是额定扭矩的两倍。矢量控制的基本原理是测量和控制异步电动机的定子电流矢量，根据磁场定向原理控制异步电动机的励磁电流和转矩电流，从而控制异步电动机的转矩。具体是将异步电机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量(励磁电流)和产生转矩的电流分量(转矩电流)，同时控制两个分量的幅值和相位，即控制定子电流矢量。这种控制模式称为矢量控制模式。这样，三相异步电动机可以作为DC电动机来控制，从而获得与DC调速系统相同的静态和动态性能。
PLC控制过程如图2所示。
5.3能量返回装置
主要作用是提高逆变器的制动能力，将绞车的制动能量反馈给电网，从而达到节能的目的。
5.4控制台的主要功能
控制台配有手动操作的主控制器，可手动调节制动力和绞车运行速度，并配有手动和脚踏紧急制动开关，在紧急情况下可快速制动。
5.5液晶触摸屏的功能
通过与可编程控制器的通信，直观地显示系统的运行状态、故障状态和运行参数& lsquo如绞车运行速度、提升容器位置、电机电流和电压等。)，可以显示所有开关元件的状态、各种故障和报警次数；修改可编程控制器，更改内部参数设置(具有相应的权限:具有密码保护功能，可以根据权限设置和修改操作员的密码。不同安全级别的操作员有不同的操作权限。
四。系统配置
1逆变器选择
变频器驱动的电机为JR 127-8 115 K W。
额定电压:380伏
恒定电流:227A
根据:变频器额定输出电流& ge电机固定电流&倍；1.1的原则
227 & times1.1=249.7A
检查6920V系列变频器样品:
132kVA容量的额定输出电流为255A。
160k VA的额定输出电流为302A。
考虑到井下环境和运输条件，最终选择了I60kVA逆变器容量。
型号:6920V-3160G
2可编程控制器的选择
应综合考虑过卷、过卷、手动上升、手动下降、自动上升、自动下降、正常停车、紧急停车、安全回路、液压站控制、盘式制动器控制、所有工作指示器、报告指示器等。，以及各种工况间的联锁控制，并应考虑一定的冗余。最后的可编程控制器是三菱品牌，48分。
型号:FX2N-48M-001
3能量返回单元选择
3.1制动电压的选择
制动电压选择过低。当电网电压升高时，制动装置将会出现故障。但如果制动电压过高，会对设备的安全运行造成威胁。对于380V系统，制动电压一般为700V。
3.2制动电流的选择
制动电流是指制动时流经制动电阻和制动单元的DC电流。
选择:制动必须完全吸收电机的再生电能。
吸收的制动力(U &倍；I)=电动机再生电能(瓦特)= 1000×1000；P & times& eta
P____电动机的额定功率(kW)
制动装置的DC工作点，通常为700V。
I____制动电流(a)
& eta_ _ _反馈中机械能的转换效率通常取为η；=0.7
计算:I=115
3.3电源选择
电机的再生电能必须被吸收并反馈给电网。
PR = P & timesKf & times& eta& timesε；
PR & mdash& mdash& mdash& mdash单位功率反馈(Kw)
& eta_ _ _反馈中机械能的转换效率通常取为η；=0.7
ε；_ _ _ _制动功耗的安全系数。取ε；=1.4
Kf____制动频率是指再生过程与整个电机工作时间的比值。
查相关资料Kf取60%
得到计算的pr = 67.62kw。
选择反馈单元功率为70 kW。
动词 （verb的缩写）转型收入
1操作效果
系统投入运行后，绞车运行方便、稳定，绞车控制室的环境温度和噪声得到了很大的改善。它为操作员提供了一个良好的工作环境。
2节能效果
2008年1-5月单耗上升至2.92度/t，2009年1-5月上升至1.66度/t，2009年1-5月单耗下降1.26度/t，下降率为43.15%。2008年增加矿石132334吨，节电16.67万度，综合电价0.528元/t。
总之，变频调速系统在井下提升系统中的应用，可以解决调速和启动问题，实现软启动和软停止，减少机械冲击，使运行更加稳定可靠；起步和加速换挡时冲击电流很小，减少了对电网的冲击，简化了操作，降低了工人的劳动强度；运行速度曲线呈S形，使加减速平稳，无冲击感；保护功能齐全。除了过压、欠压、过载、短路、温升等一般保护之外。，还配有联锁保护和自动限速保护等。在井下斜巷绞车中推广变频调速系统代替串电阻调速系统，是提高矿井井下斜巷绞车技术含量的新途径，也为节能挖潜开辟了新途径。
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