一、概述

九龍礦副井提升電控係統於2001年改造後投入使用至今已接近十年，提升機電機傳動控製采用轉子串電阻分級調速控製，調速精度低
；通過真空開關切換、換(huan)向(xiang)需(xu)要(yao)留(liu)有(you)足(zu)夠(gou)的(de)操(cao)作(zuo)時(shi)間(jian)，動(dong)態(tai)響(xiang)應(ying)慢(man)
，尤(you)其(qi)處(chu)於(yu)低(di)速(su)爬(pa)行(xing)時(shi)段(duan)操(cao)作(zuo)難(nan)度(du)較(jiao)大(da)，整(zheng)個(ge)提(ti)升(sheng)周(zhou)期(qi)不(bu)能(neng)進(jin)一(yi)步(bu)縮(suo)短(duan)
，降(jiang)低(di)了(le)提(ti)升(sheng)機(ji)的(de)使(shi)用(yong)效(xiao)率(lv)

；設備結構複雜、體積龐大、維護工作量大
、檢修時間長，同時傳動係統效率低

、能耗浪費較大；已經處於加速淘汰的趨勢。

youyudianzijishudegaosufazhan
，xuduoshebeijiqicaiyongdejishuyijingmianlingengxingaizaoshenzhiquanmiantaotaidezhuangtai，youqishijinniangaoyabianpinjishudechengshuhegaoyabianpinchanpindetuiguangyingyong

，duitishengjidiankongxitongjishuxingnenghezhengtiyunxing、控製方式的改進起到了關鍵的推動作用。

改造後通過高壓變頻控製電機可以實現軟啟動
、軟停機，無需換向櫃等開關設備即可根據電控指令，自動按照最理想的提升機速度曲線圖實現平滑的啟、停、調速和換向

，通過能量回饋實現電子製動，無需通過施閘減速製動實現精確定位,極大提高了自動化程度,降低了操作、維護人員的勞動強度，提升機的使用效率、係統的傳動效率均大幅提高，在提高提升產量的同時實現節能降耗的目的。

二、 基礎參數與運行工況

九龍礦副井使用洛陽礦山機械廠JKM3.25/4型多繩摩擦式提升機

，滾筒直徑3.25m，提升高度717m
，提升容器為一噸礦車雙層四車罐籠
，提升速度8.7m/s，采用630kw雙電機拖動，電機型號：YR118-10，定子電壓6000V、定子電流81A
、轉子電壓745V、轉子電流516A。

副井提升運行工況比較複雜，每勾提升重量都有差異，且正、負(fu)力(li)提(ti)升(sheng)頻(pin)繁(fan)，調(tiao)速(su)方(fang)式(shi)為(wei)轉(zhuan)子(zi)串(chuan)電(dian)阻(zu)調(tiao)速(su)，電(dian)動(dong)機(ji)轉(zhuan)子(zi)串(chuan)電(dian)阻(zu)調(tiao)速(su)係(xi)統(tong)的(de)調(tiao)速(su)屬(shu)有(you)級(ji)調(tiao)速(su)，調(tiao)速(su)範(fan)圍(wei)受(shou)限(xian)
，調(tiao)速(su)精(jing)度(du)低(di)，爬(pa)行(xing)速(su)度(du)不(bu)易(yi)控(kong)製(zhi)

，尤(you)其(qi)是(shi)重(zhong)物(wu)下(xia)放(fang)時(shi)，需(xu)要(yao)動(dong)力(li)製(zhi)動(dong)與(yu)轉(zhuan)子(zi)串(chuan)電(dian)阻(zu)及(ji)製(zhi)動(dong)閘(zha)配(pei)合(he)操(cao)作(zuo)，司(si)機(ji)不(bu)易(yi)控(kong)製(zhi)，安(an)全(quan)性(xing)能(neng)差(cha)。在(zai)減(jian)速(su)時(shi)和(he)下(xia)放(fang)重(zhong)物(wu)時(shi)，投(tou)入(ru)動(dong)力(li)製(zhi)動(dong)，不(bu)僅(jin)消(xiao)耗(hao)外(wai)加(jia)直(zhi)流(liu)電(dian)能(neng)，而(er)且(qie)還(hai)將(jiang)電(dian)動(dong)機(ji)上(shang)的(de)再(zai)生(sheng)電(dian)能(neng)消(xiao)耗(hao)在(zai)轉(zhuan)子(zi)串(chuan)接(jie)的(de)電(dian)阻(zu)上(shang)
，浪(lang)費(fei)了(le)大(da)量(liang)的(de)電(dian)能(neng)，且(qie)運(yun)行(xing)維(wei)護(hu)量(liang)大(da)
、維護費用高
、勞動強度大。

三、轉子串電阻調速與變頻調速的運行特性

1、轉子串電阻調速的運行特性

此方式通過可控矽切換，在電機的轉子回路串入不同阻值的電阻
，起到調速運行的作用。

在(zai)電(dian)機(ji)啟(qi)動(dong)之(zhi)初(chu)，所(suo)有(you)短(duan)接(jie)開(kai)關(guan)處(chu)於(yu)分(fen)斷(duan)位(wei)置(zhi)
，所(suo)有(you)電(dian)阻(zu)串(chuan)聯(lian)接(jie)入(ru)電(dian)機(ji)的(de)轉(zhuan)子(zi)回(hui)路(lu)。當(dang)電(dian)機(ji)加(jia)速(su)至(zhi)一(yi)定(ding)轉(zhuan)速(su)時(shi)，閉(bi)合(he)最(zui)靠(kao)中(zhong)性(xing)點(dian)側(ce)的(de)短(duan)接(jie)開(kai)關(guan)
，電(dian)機(ji)轉(zhuan)子(zi)所(suo)串(chuan)電(dian)阻(zu)減(jian)少(shao)，隨(sui)著(zhe)電(dian)機(ji)進(jin)一(yi)步(bu)加(jia)速(su)
，絞(jiao)車(che)司(si)機(ji)通(tong)過(guo)操(cao)作(zuo)主(zhu)令(ling)手(shou)柄(bing)依(yi)次(ci)閉(bi)合(he)另(ling)外(wai)幾(ji)組(zu)短(duan)接(jie)開(kai)關(guan)，直(zhi)至(zhi)所(suo)有(you)電(dian)阻(zu)被(bei)短(duan)接(jie)


，電(dian)機(ji)運(yun)行(xing)至(zhi)最(zui)高(gao)速(su)。

zaigaosuduan，youyuchuanrudedianzujiaoshao

，yincidianzushangsunhaosuozhanbilibuda
，danzaidisuduan，rudianjidepaxingjieduanhejiasuqibujieduan，dianwangtigongdejuedabufengonglvbeidianzusuoxiaohao，langfeiledaliangdedianneng。

2
、變頻調速的運行特性

變頻調速的運行方式是指將電機的轉子繞組短接，通過變頻器內的電力電子器件將工頻電網50Hz的電壓轉換成其他頻率的電壓
，加在電機的定子繞組上。通過調節變頻器輸出電壓的幅值、頻率和相位控製電機運行在期望的轉速上。

變頻調速按照控製方法主要有VVVF控製、滑差頻率控製、直接轉矩控製
、shiliangkongzhideng
，qizhong，shiliangkongzhinenggoutongguoduidianjidejianmoyunsuan，shixiandianjicitonghezhuanjudejieoukongzhi
，juyouzuiyoudekongzhixingneng。benwensuoshuanfusenxiliegaoyabianpinqijicaiyongcikongzhifangfa
，qilianghaodekongzhixingneng
，youqishiyingkuangjingtishengjifuzaidexuyao。

在矢量控製方式下

，變頻器能夠根據測量到的電壓

、電流信號以及事先測得的電機參數，根據內建的電機模型
，計算出電機的磁通位置、磁通幅值、輸出轉矩和電機轉速。而後根據該轉速與給定轉速的偏差
，對輸出轉矩進行調節
，如需要的輸出轉矩大於設定的“最大轉矩”，按照最大轉矩輸出。

四、安弗森變頻器係統組成及功能

1、高壓係統

采用真空高壓開關櫃，其中：2路高壓電源進線、2路高壓饋電、1路高壓聯絡櫃
、1路高壓母聯開關櫃，采用真空斷路器
，配彈簧儲能電動操作機構。

2  高壓變頻調速係統裝置

（1) 變頻器與PLC電控硬連接

變頻器和PLC電控采用硬連接：電控把開關量正向起停、反向起停、緊急停機

、模擬量頻率給定送給變頻器，可以控製變頻器運行

；變頻器把開關量運行、故障
、就緒、模擬量輸出電流
、輸出頻率給電控係統
，即可以正常工作。配合如下圖所示。

（2) 變頻器櫃體介紹

變壓器櫃：變bian壓ya器qi櫃gui內nei裝zhuang有you為wei功gong率lv單dan元yuan提ti供gong三san相xiang電dian源yuan的de移yi相xiang變bian壓ya器qi。櫃gui門men上shang設she有you幹gan式shi變bian壓ya器qi溫wen度du控kong製zhi儀yi，為wei變bian壓ya器qi提ti供gong溫wen度du告gao警jing和he過guo熱re保bao護hu。櫃gui前qian門men內nei側ce裝zhuang有you行xing程cheng開kai關guan，當dang櫃gui門men打da開kai時shi告gao警jing。櫃gui後hou門men裝zhuang有you電dian磁ci鎖suo，當dang高gao壓ya電dian進jin入ru櫃gui內nei，電dian磁ci鎖suo自zi動dong鎖suo死si，需xu用yong專zhuan用yong的de電dian磁ci鎖suo鑰yao匙chi才cai能neng打da開kai櫃gui子zi的de後hou門men。

單元櫃：單元櫃內安裝的功率單元和三相電抗器分成三組，每組排列成一排，每組串聯成一相，每相串聯6個功率單元和三相電抗器。串聯後A1

、B1、C1三個功率單元Y形短接，三相最後三個單元A6、B6、C6輸出接高壓輸出室的接線銅排上。在短接處的電纜上穿有霍爾電流傳感器
，檢測輸出電流。

3
、低壓配電櫃

雙回路進線
，為電控係統的輔助設備供電，並實現雙電源切換。配有UPS不間斷電源，以便在主電源故障情況下

，能夠使皮帶機實現可靠的安全製動，為計算機提供電源，保證計算機的運行和數據保持。

4

、提升數控櫃

安弗森的雙套不同配置的AN1係列可編程控製器。雙PLC之間既有軟件上的聯鎖，還有硬件上的聯鎖和看門狗電路，對PLC的運行進行監視，防止因為PLC死機或其他意外原因造成PLC故障時能及時監測並參與安全保護。

主控PLC由主機架
、電源板、CPU板、通訊板
、高速計數板、模擬量I/O板、數字量I/O 板、調製解調器等硬件組成，輸入輸出口留有一定的餘量。主控PLC應用軟件能完成提升機手動、半自動
、檢修
、換層、慢動
、緊急控製開車等運行方式的控製要求。

5、保護功能設置

（1）立即施閘的故障：高、低壓電源斷電故障、直流快速開關跳閘
、勵磁回路故障
、電樞回路故障、提升容器過卷
、調節及控製回路故障、主電機失磁、製動係統油壓故障、提升係統超過最大速度15%及減速段過速10%、2m／s定點過速
、鋼絲繩滑動超限

、錯向操作、按下安全製動鈕、電源斷電、快開跳閘
、主回路過壓、過流
、主回路失壓等。

（2）先按設定減速度減速，然後緊急停車的故障：定子、轉子及變流器發生局部故障、主機軸瓦過熱、變壓器溫度偏高
、運行過程中通風機故障
、信號電源欠壓、液壓製動係統油溫偏高、液壓製動係統油位偏低、閘瓦磨損、閘盤偏擺、彈簧疲勞等。

（3）完成本次提升後，不允許再次開車的故障：主電機超溫、低壓電源漏電
、信號電源接地及其它接地故障、室溫過高、控製櫃溫度過高等。

6、網絡化操作台

輔控PLC除了具備電子數字監控器的功能外
，操縱台上需要從PLC輸入、輸出口進行接線的，均從輔控PLC就近接線，輔控PLC安裝在操作台台體內，並與主控PLC進行網絡通訊，各種信號線通過通訊電纜完成
，實現網絡化控製。操作台上裝有指示燈、儀表
、選擇開關、按鈕、音響設備、數字深度指示器等，能實現提升機運行的各種控製工藝的要求。

7、軸編碼器與測速發電機

主軸傳動裝置上的軸編碼器信號進入主控PLC，導向輪傳動裝置上的軸編碼器信號進入輔控PLC，作為兩路完全獨立的數字行程監控器的位置信號，通過網絡通訊，兩路數字監控器相互比較、冗餘控製，實現速度的包絡線保護
、鋼繩滑動、位置閉環控製，確保數字監控器的準確、可靠

、安全。

主軸傳動裝置上的測速機用於速度保護
，與數字監控器的速度進行比較監視進一步確保數字監控器的可靠性。

五、變頻改造後效益分析

gaizaotishengjiyongbianpinqishizaiyuantishengjidiankongxitongdejichushang，yongbianpintiaosuxitongtidaiyuangongpintiaosuxitong
，tongshibaoliugongpintiaosuxitong，shiliangtaoxitonghuweibeiyong，zengjiaxitongyunxingdekekaoxing。

改造之後：

1、實現了軟啟動
、軟停車，減少了機械衝擊
，使運行更加平穩可靠。

2、啟動及加速換擋時衝擊電流很小，減輕了對電網的衝擊，簡化了操作、降低了工人的勞動強度。

3、啟動轉距
、低頻轉距、製動轉距均符合規定要求。

4、運行速度曲線成S形，使加、減速平滑，無撞擊感。

5、遠控及顯示正常，操作方便
、觀測直觀。

6、安全保護功能齊全
，除一般的過壓、欠壓
、過載

、短路、溫升等保護外，還設有連鎖保護、自動限速保護功能等。

7
、當減速及重物下放時
，能實現製動回饋。

六
、總結

針對目前國內交流變阻調速提升機存在的速度控製性能差、能耗大，不易操作的現狀，礦井提升機大功率變頻器
，滿足了提升機的各種運行方式

，具有調速性能好、安全可靠、運行平穩、操作簡單、低頻轉矩大、節電效果顯著
、功率因數高
、諧波含量低等優點。

youqishicaiyonglezaishengzhidongfangshidebianpinqi，shitishengjizaijiansuduanhuozhongwuxiafangcaozuoshibianpinqinengzidongzhuanrufadianfankuizhuangtai，shizhidonggengpingwen，caozuogengjiandan
，yousuduchuanganqideshiliangkongzhideyingyong
，shidebianpinqijuyoudipinzhuanjuda、調速平滑、調速範圍廣、精度高、操作簡單的特點，運用了高壓變頻器的成熟技術，使得運行安全穩定
、故障率低

、基本免維護

，技術先進、保護齊全，操作方便，節能效果顯著（與原電阻調速係統相比
，可節電10%-30％以上），功率因數高（0.95以上），諧波含量極少，符合國家標準。

四(si)象(xiang)限(xian)高(gao)壓(ya)變(bian)頻(pin)器(qi)在(zai)交(jiao)流(liu)提(ti)升(sheng)機(ji)轉(zhuan)子(zi)串(chuan)電(dian)阻(zu)電(dian)控(kong)係(xi)統(tong)改(gai)造(zao)及(ji)新(xin)提(ti)升(sheng)機(ji)電(dian)控(kong)係(xi)統(tong)配(pei)置(zhi)中(zhong)，提(ti)高(gao)了(le)礦(kuang)山(shan)提(ti)升(sheng)機(ji)控(kong)製(zhi)技(ji)術(shu)和(he)裝(zhuang)備(bei)水(shui)平(ping)。高(gao)壓(ya)變(bian)頻(pin)器(qi)調(tiao)速(su)係(xi)統(tong)不(bu)僅(jin)大(da)大(da)提(ti)高(gao)了(le)礦(kuang)山(shan)交(jiao)流(liu)提(ti)升(sheng)係(xi)統(tong)的(de)安(an)全(quan)性(xing)和(he)可(ke)靠(kao)性(xing)，確(que)保(bao)了(le)提(ti)升(sheng)機(ji)高(gao)質(zhi)量(liang)運(yun)行(xing)，而(er)且(qie)其(qi)技(ji)術(shu)性(xing)能(neng)達(da)到(dao)國(guo)內(nei)領(ling)先(xian)、國際先進水平
，實現了高轉矩、高精度、寬kuan調tiao速su範fan圍wei驅qu動dong，是shi交jiao流liu提ti升sheng機ji電dian控kong係xi統tong發fa展zhan的de方fang向xiang，應ying用yong前qian景jing廣guang闊kuo。實shi現xian提ti升sheng全quan過guo程cheng變bian頻pin調tiao速su閉bi環huan控kong製zhi
，滿man足zu提ti升sheng機ji各ge種zhong運yun行xing工gong況kuang及ji特te殊shu載zai荷he運yun行xing條tiao件jian，符fu合he《煤礦安全規程》要求。實現提升全過程變頻調速閉環控製、無級調速和多速度等級運行，滿足副井提升機各種運行工況及特殊載荷運行條件。