1 引言

　　卷?yè)P(yáng)提升機(jī)是用來(lái)把爐料運(yùn)送到高爐爐頂給高爐加料或礦山斜井運(yùn)送礦料的重要設(shè)備，我國(guó)的中小高爐基本上都是采用料車卷?yè)P(yáng)機(jī)作為標(biāo)準(zhǔn)上料設(shè)備。滿足下列要求：有足夠的運(yùn)送能力，既上料速度能滿足高爐生產(chǎn)的要求;運(yùn)行可靠，耐用，保證高爐連續(xù)生產(chǎn);能夠?qū)崿F(xiàn)上料自動(dòng)化;結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便。

　　卷?yè)P(yáng)提升機(jī)的工作特點(diǎn)是：?jiǎn)?dòng)速度慢，轉(zhuǎn)矩大，加速平滑，停車平穩(wěn)、準(zhǔn)確。傳統(tǒng)的調(diào)速方法是：采用繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)，通過(guò)集電環(huán)和碳刷在轉(zhuǎn)子回路中串入若干段電阻，由接觸器控制接入電阻的多少來(lái)控制轉(zhuǎn)速。

　　但存在以下缺點(diǎn)：

　?。?）串聯(lián)電阻調(diào)速，其調(diào)速變化呈跳躍狀，使得減速機(jī)齒輪、天輪、中輪、料車與斜橋?qū)к壷g，在加減速運(yùn)行階段均受到?jīng)_擊力的作用，設(shè)備易損壞，鋼絲繩易疲勞，導(dǎo)致維修量大，檢修費(fèi)用增加。

　?。?）串聯(lián)電阻調(diào)速范圍小，使得料車速度呈突變，減速后停車時(shí)仍有較高轉(zhuǎn)速，對(duì)制動(dòng)器和限位開(kāi)關(guān)的調(diào)整精度要求高，且容易發(fā)生越位及掉道事故而影響生產(chǎn)。

　?。?）串聯(lián)電阻調(diào)速，使得料車起動(dòng)及減速時(shí)，大部分電能消耗在電阻器上;當(dāng)電動(dòng)機(jī)在電壓下降時(shí)，力矩下降，轉(zhuǎn)差率增大，嚴(yán)重時(shí)，料車無(wú)法啟動(dòng)，易于產(chǎn)生事故。

　?。?）能耗高，低速機(jī)械特性軟。因?yàn)檗D(zhuǎn)速的降低是通過(guò)轉(zhuǎn)子外接電阻消耗能量來(lái)實(shí)現(xiàn)的，并且轉(zhuǎn)速越低，機(jī)械特性越軟，消耗在電阻中能量比例越大，極不經(jīng)濟(jì)，電網(wǎng)電壓的高低對(duì)速度影響很大。隨著變頻器技術(shù)的飛速發(fā)展。各生產(chǎn)廠家推出了特殊工況的專用變頻器，采用變頻器改造系統(tǒng)，可以解決以上問(wèn)題。

　　（1）原系統(tǒng)參數(shù)

　　斜井提升機(jī)原使用牽引電機(jī)是繞線式交流異步電動(dòng)機(jī)，型號(hào)為75kW電機(jī)，該電機(jī)采用工頻供電，調(diào)速方法為采用通過(guò)集電環(huán)和碳刷在轉(zhuǎn)子回路中串入若干段電阻，由接觸器控制接入電阻的多少來(lái)控制轉(zhuǎn)速，凸輪控制器，接觸器互鎖控制。

　?。?）變頻改造方案

　　保留原控制系統(tǒng) 及制動(dòng)系統(tǒng)以做備用，采用鴻寶系列電流矢量型變頻器HB093T3（93kW）。該產(chǎn)品反映時(shí)間短，保護(hù)功能齊全。

　　l 開(kāi)關(guān)環(huán)磁通矢量控制及開(kāi)，關(guān)環(huán)V/F控制可自由選擇。

　　l 適合機(jī)械特性負(fù)載，針對(duì)流體負(fù)載和實(shí)際工況可酌情降檔使用。

　　l 超低速高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，低速轉(zhuǎn)矩可達(dá)150%額定轉(zhuǎn)矩（100～300可設(shè)定）。

　　l 速度控制范圍可達(dá)1:1000（在閉環(huán)控制模式下）。

　　l 速度控制精度可達(dá) 0.02%，頻率精度可達(dá) 0.01%，輸出頻率分辨率可達(dá)0.01HZ。

　　l 加速時(shí)間可設(shè)定0.01秒，動(dòng)態(tài)響應(yīng)良好，負(fù)載適應(yīng)性極強(qiáng)。

　　l 具有滑差補(bǔ)償，轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償，速度控制（ASR），鍵盤數(shù)據(jù)復(fù)制，自學(xué)習(xí)。

　　l PID調(diào)節(jié)，計(jì)時(shí)，節(jié)能，追逐防止等多種高級(jí)功能。

　　l 具有多功能輸入，輸出端子功能，多功能模擬輸入，輸出功能及串行通信接口。

　　l 具有2種參數(shù)的在線監(jiān)視功能。

　　l 具有電機(jī)保護(hù)，瞬時(shí)停電處理及失速防止，頻率檢出，異常復(fù)位，過(guò)力矩輸出，力矩極限，硬件保護(hù)功能及診斷功能，將避免機(jī)器可能發(fā)生的意外損壞。

　　l 獨(dú)特，先進(jìn)的主回路設(shè)計(jì)及報(bào)警功能，將完全保證整體的高可靠性。

　　l 具有中英文顯示，界面友好。（變頻系統(tǒng)改造框圖見(jiàn)圖1）

　?。?）制動(dòng)方式

　　絞車整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中有兩個(gè)狀態(tài)反饋的能量比較大:一種狀態(tài)是在重物下降時(shí)，電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，產(chǎn)生的再生能量反饋;另一種狀態(tài)是制動(dòng)停止時(shí)產(chǎn)生的再生能量反饋。針對(duì)這兩種情況，在選制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻時(shí)，我們選擇制動(dòng)電流較大的制動(dòng)單元以及與之配套的大功率的適當(dāng)阻值的制動(dòng)電阻。

　　制動(dòng)部分變?yōu)闊崮芟?。為防止提升或下降時(shí)因礦山軌道的可能產(chǎn)生的有時(shí)脫軌停車，必須采取液壓制動(dòng)器和手動(dòng)制動(dòng)器進(jìn)行機(jī)械制動(dòng)。為防止溜車的控制，由外部加裝的直流制動(dòng)給電機(jī)加直流電源，將電機(jī)瞬時(shí)減速至啟動(dòng)液壓制動(dòng)器的抱閘動(dòng)作防止溜車。

3 改造后的效果

　　從改造后運(yùn)行來(lái)看，效果非常明顯：

　?。?）系統(tǒng)采用段速度控制，啟動(dòng)沖擊小，可以緩啟緩?fù)?，減少了電機(jī)啟動(dòng)時(shí)對(duì)變速齒輪的沖擊，卷?yè)P(yáng)提升機(jī)的啟動(dòng)、制動(dòng)、加速、減速等過(guò)程更加平穩(wěn)快速，減少負(fù)載的波動(dòng);操作靈活易掌握。

　?。?）由于電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流限制得較小，頻繁啟動(dòng)和停止時(shí)電動(dòng)機(jī)熱耗減少、壽命延長(zhǎng);液壓制動(dòng)器和手動(dòng)制動(dòng)器在低速時(shí)操作，其減少閘皮的磨損延長(zhǎng)使用壽命，保養(yǎng)時(shí)間和費(fèi)用都得以減少。卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩的使用壽命也明顯延長(zhǎng)。

　?。?）停車位置準(zhǔn)確，重車、空車停車位置基本一致。（4）由于去掉了外接啟動(dòng)電阻，因而提高了系統(tǒng)的用電效率，經(jīng)測(cè)算節(jié)電率達(dá)20%以上，估計(jì)年節(jié)電約幾萬(wàn)千瓦時(shí)

4 抗干擾措施

　　變頻器調(diào)速技術(shù)是集自動(dòng)控制、微電子、電力電子、通信等技術(shù)于一體的高科技技術(shù)。它以很好的調(diào)速、節(jié)能性能，在各行各業(yè)中獲得了廣泛的應(yīng)用。由于其采用軟啟動(dòng)，可以減少設(shè)備和電機(jī)的機(jī)械沖擊，延長(zhǎng)設(shè)備和電機(jī)的使用壽命。隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，變頻器以其具有節(jié)電、節(jié)能、可靠、高效的特性應(yīng)用到了工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域中，如變頻調(diào)速在供水、空調(diào)設(shè)備、過(guò)程控制、電梯、機(jī)床等方面的應(yīng)用，保證了調(diào)節(jié)精度，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了經(jīng)濟(jì)效益，但隨之也帶來(lái)了一些干擾問(wèn)題?，F(xiàn)場(chǎng)的供電和用電設(shè)備會(huì)對(duì)變頻器產(chǎn)生影響，變頻器運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的高次諧波也會(huì)干擾周圍設(shè)備的運(yùn)行。變頻器產(chǎn)生的干擾主要有三種：對(duì)電子設(shè)備的干擾、對(duì)通信設(shè)備的干擾及對(duì)無(wú)線電等產(chǎn)生的干擾。對(duì)計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制裝置等電子設(shè)備產(chǎn)生的干擾主要是感應(yīng)干擾;對(duì)通信設(shè)備和無(wú)線電等產(chǎn)生的干擾為放射干擾。如果變頻器的干擾問(wèn)題解決不好，不但系統(tǒng)無(wú)法可靠運(yùn)行，還會(huì)影響其他電子、電氣設(shè)備的正常工作。因此有必要對(duì)變頻器應(yīng)用系統(tǒng)中加防干擾措施 分別在輸入 輸出側(cè)加電抗器，濾波器直流電抗器并保證不同的點(diǎn)很好的接地。系統(tǒng)圖如下：

5 使用變頻器應(yīng)注意的問(wèn)題

　　為了保證提升機(jī)能夠安全可靠的運(yùn)行，防止變頻器跳故障時(shí)，礦車下滑“溜車”，需要增加一套安全保障系統(tǒng)。在變頻器的外部，增加了一套直流制動(dòng)加液壓抱閘的制動(dòng)系統(tǒng)，一旦變頻器跳故障，由變頻器發(fā)出故障信號(hào)，控制直流制動(dòng)電路，給電機(jī)定子繞組施加低壓直流電流，減緩“溜車”速度，同時(shí)液壓抱閘抱住卷?yè)P(yáng)機(jī)主動(dòng)輪。故障解除后，可恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)。

6 改造后分析：

　　實(shí)踐證明，卷?yè)P(yáng)提升機(jī)采用變頻器的調(diào)速控制方案是具有簡(jiǎn)單、可靠性高、節(jié)能、高效，保護(hù)功能齊全功能（過(guò)電流，過(guò)電壓，欠電壓，接地，過(guò)熱，短路），便于自動(dòng)控制的最佳方案，完全可以替代傳統(tǒng)的控制模式，具有非常高的推廣價(jià)值。

　　其次：（1 ）變頻系統(tǒng)甩掉了原電控系統(tǒng)用的交流接觸器，設(shè)備不再頻繁啟動(dòng)，提高了系統(tǒng)的可靠性。

　　（ 2 ）變頻系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了低頻低壓的軟啟動(dòng)和軟停止， S 形速度曲線加速，使運(yùn)行更加平穩(wěn)，機(jī)械沖擊小，延長(zhǎng)了機(jī)械設(shè)備的使用壽命。

　?。?3 ）采用能耗制動(dòng)、回饋制動(dòng)技術(shù)，成功解決了調(diào)度絞車在快速減速或急停時(shí)的再生發(fā)電能量處理問(wèn)題，保證了變頻器的安全運(yùn)行。

　?。?4）節(jié)能效果顯著。變頻改造后，據(jù)測(cè)，節(jié)電效果可達(dá)20% 以上