ZTK(A)型防爆变频调速控制装置在煤矿斜井提升机上的应用

2012-04-14陈允清

科技视界 2012年12期

陈允清

（江苏省矿业工程集团江苏徐州 221006）

0 概述

煤矿井下防爆提升机担负着运输人员、材料和矸石的任务，是煤矿生产的重要设备。其主要调速方法是采用在电动机转子回路内接入金属电阻，用鼓形控制器逐段切除电阻来达到调速的目的。防爆电阻调速控制装置的缺点有：（1）隔爆电阻箱能耗大，散热困难；（2）电阻要装在防爆外壳内，体积增大，占用峒室面积大，增加了开拓费用；（3）电阻调速属有级调速，开环控制，调速范围小，精度低，安全性能差；（4）在减速和下放时，需投切动力制动直流电源或低频电源，易造成设备损坏，且浪费了大量的电能；（5）原有的控制系统保护不够齐全，安全可靠性差。已严重地制约了煤矿的安全生产，急切需要一种安全、可靠、性能好又节电的新型调速装置。ZTK(A)型660V隔爆绞车变频调速控制系统从根本上解决了原有的防爆电阻调速控制系统所存在的各种弊端，使井下防爆绞车电控系统迈上了一个新的台阶。该产品在华能集团大同焦煤矿副暗斜井防爆提升机上应用，取得了很好效果。

2 提升机变频调速系统组成（如图1）

2.1 组成框图

图1 电控系统图

2.2 工艺过程

操作台发出操作指令信号，传输到PLC-A1和PLC-A2，PLC-A1和PLC-A2根据轴编码系统、保护系统传回的信号进行内部比较，然后根据程序控制变频器执行起动、停车、制动、保护等功能。在PLC-A1故障或与其有关的编码器故障时，将“应急方式”转换开关打在“应急1”位置,利用PLC-A2可实现应急手动开车；同样在PLC-A2故障或与其有关的编码器故障时，将“应急方式”转换开关打在“应急2”位置,这时在PLC-A1内可把与PLC-A2相关的信号旁路掉，利用PLCA1可手动开车。

3 变频调速基本原理（如图2）

图2 变频调速系统

变频调速控制装置的工作原理是：

变频器是通过改变电机定子供电频率来改变电机的转速，以实现提升机的调速。交流异步电动机的转速公式为

其中，n——电机转速，f1——定子供电频率，p——极对数，s——转差率。

工作原理如图2，系统内部采用矢量控制，“交—直—交”变频最终产生PWM电压。AC660V电源由KBSGZ-500/660V防爆干式变压器KBZ-630型防爆馈电开关提供，经整流平波电路输入逆变桥，由逆变电路输出 U、V、W来驱动电机的运行，对电机频率的调整控制，可根据现场的工况需要，以无级调速的方式设定好实际需要的参数值（即频率／速度值），以达到精确地适应所需频率／速度／功率的要求。当工作现场的工况要求发生变化时，可随时用本质安全型程序控制器来修改，方便、灵活、可靠。

4 设备布置及各部分功能简介（如图3）

图3 设备布置图

4.1 防爆变压器及馈电开关

防爆变压器通过馈电开关向电抗器、变频器、提升机、PLC控制箱、操作控制台提工作电源。

4.2 电抗器

输入电抗器的作用；用来限制电网电压突变和操作过电压引起的电流冲击，平滑电源电压中包含的尖峰脉冲，或平滑桥式整流电路换相时产生的电压缺陷,有效地保护变频器和改善功率因数，它既能阻止来自电网的干扰，又能减少整流单元产生的谐波电流对电网的污染。

输出电抗器的作用：输出电抗器主要作用是补偿长线分布电容的影响，并能抑制输出谐波电流，提高输出高频阻抗,有效抑制dv/dt.减低高频漏电流,起到保护变频器,减小设备噪声的作用。电容器在补偿功率的时候，往往会受到谐波电压和谐波电流的冲击，造成电容器损坏和功率因数降低，为此，需要在补偿的时候进行谐波治理。