提升机电控系统

提升机电控系统洛阳九亿重工有限公司杨水定2011年4月一概述矿井提升机作为矿山企业的关键机电设备，对矿山的高效、安全、经济的运营具有非常重要的作用。它装机容量大，是矿山的耗电大户，而且作为典型的位势力矩负载，要求其拖动的电动机在其机械特性的四个象限内频繁的启动、制动和反向。并且对其在运行过程中的加速度、减速度、减速距离和停车位置都有严格要求和限制。因此提升机是电力拖动和控制的典型研究对象，正确处理好提升机电控系统的控制问题极其重要，对矿山安全、经济的生产具有重要意义。1经济（设备采购成本、运行成本和它产生的经济效益）2安全（各种保护）

二、矿井提升机速度图和力图

提升机分为罐笼（副井）提升和箕斗（主井）提升两种，其速度图和力图有一定的差别，因为箕斗提升有曲轨行程，因此加速时需要有两段加速，第一段加速到出曲轨再进行第二段主加速，而罐笼提升没有这个问题。不论是单绳提升还是多绳提升，其速度图和力图都是一样的，速度图有三阶段或是多阶段，比较实用的是主井采取六阶段，副井采取五阶段，下面给出一个六阶段的速度图和力图具体说明。速度图和力图

图中：1、V1为初加速终了的速度，亦是箕斗出曲轨的速度，Vmax最大速度，V2为爬行速度。2、t1为初加速时间，t2为主加速时间，t3为等速段时间，t4为减速段时间，t5为爬行段时间，t6为机械抱闸时间。3、力图实线是不带尾绳情况，虚线是带尾绳情况。但这种速度图有一定的拐点，会对提升机机械系统造成冲击，因此速度图可做成平滑的“S”曲线，如下图所示：矿井提升机控制系统的现状速度图电控系统的发展交流拖动早期采用高压接触器换向+转子串电阻+动力制动（低频制动）+继电器磁放大控制（升级为PLC控制后，沿用至今）直流拖动早期采用发电机组-电动机组+继电器控制（已彻底淘汰），后来可控硅整流+模拟调节+继电器控制90年代逐步采用交流变频调速系统（高压和低压变频）目前控制方式全部升级为PLC控制（逻辑控制和模拟量全部集成在电脑里）。主流电控类型从调速原理上大致归为下列4类：1.串电阻调速系统2.低压变频系统3.高压变频系统4.直流调速系统控制方式全部为PLC控制。特点比较序号电控类型调速性能安全性成本综合评价适合场所1交流串电阻系统差，启动时靠制动闸调速，加速会出现阶梯式跳跃，对机械冲击大磨损快差，靠司机手动操作，人为因素大大降低了安全性低技术成熟，成本低，但调速性能和安全性能差，很多电能消耗在电阻上不节能。（属于淘汰产品）电机功率：400KW-1600KW由于其成本低，维护简单，目前在矿建单位还广泛使用2低压变频系统(380V和660V）好，平滑连续调速好，自动加减速，不需人为操作。偏高技术成熟，调速性能稳定，安全性好，采用四象限变频器重物下放时可以回馈电网。但干扰大，容易对其他用电设备产生影响电机功率：0KW-630KW其优良的调速性能和适中的价格，目前在拖动中小功率电机上成为首选，由于受开关管过流能力限制，对大功率电机无能为力。3高压变频系统好，平滑连续调速好，自动加减速，不需人为操作。很高调速性能稳定，采用四象限变频器重物下放时可以回馈电网。干扰较低压变频小。但成本高，且技术不够成熟电机功率：630KW以上采用功率单元串联技术解决了大功率电机的调速问题。由于其成本昂贵且技术不够成熟目前在推广当中。4直流调速系统好，平滑连续调速好，自动加减速，不需人为操作。高调速性能稳定，安全性能好，但成本偏高，且直流电机难维护电机功率：500KW-2000KW调速性能好，技术成熟，近些年成本也有所下降，但整套系统较复杂。和变频系统比无太大优势。研究对象电动机：交流电机和直流电机交流电机：n=60f(1-s)/pn:电机转速

f:频率

p:极对数

s=(n0-n)/n0转差率

电机功率的计算机械功率P=MV×9.8×K×sina/0.9电气功率P=√3UIcosa普通的异步电机：cosa≈0.8当U=380V时，经验公式I=2P(一个功率两个电流）同样U=6KV时，P≈8I(8功率一个电流）U=10KV时，P≈13I(13功率一个电流）电缆选型按经验公式10mm²以下1mm²过8个电流，10mm²至100mm²1mm²过5个电流，100mm²以上1mm²过3个电流，

直流电机n=(U-IR)/CeΦn:电机转速

U:电枢电压

I:电枢电流

Ce:常数

Φ:磁通，由励磁电流产生成套电控组成从原理上：主回路、安全回路、测速回路、控制回路、低压辅助回路。主回路一.交流串电阻系统1.定子回路高压进线经高压开关柜和高压换向柜接入电机定子绕组，配微机综保具有短路，过流和欠压等保护。2.转子回路转子绕组外接启动电阻，在提升机运行过程中按电流为主时间为辅的原则分段切除电阻来改变电机的机械特性，以满足速度图的要求。二、交流变频系统主回路电源进线经断路器和接触器进变频器进线侧，变频器出线侧接电机定子绕组（一般为鼠笼电机）转子绕组短接。直流调速系统主回路安全回路在提升机电控中必须要有相应的连锁和保护，才能保证整个系统安全的运行。1主令控制器和手闸控制器的零位联锁当安全回路断电后，主令手柄和手闸手柄必须回零位，安全回路才允许重新接通。2过卷保护3等速超速保护4减速过速保护5定点过速保护6错向保护安全回路7主回路跳闸保护8测速断线保护9深度指示器断轴保护10制动油压高保护11松绳保护12闸瓦磨损还包括一些轻故障：弹簧疲劳，润滑站压力低，油温高，轴承温度高，信号闭锁等等。测速回路(1)由电动机通过皮带拖动他励直流测速机CSF的输出电压与主电机的转速成正比。通过接口