礦井提升機(jī)廣泛用于煤炭、有色金屬、黑色金屬、非金屬、化工等礦山的豎井、斜井的提升系統(tǒng)用作提升礦物和物料及設(shè)備等，是礦井系統(tǒng)設(shè)備的咽喉，在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中，占有非常重要的地位，礦用生產(chǎn)是連續(xù)作業(yè)的，即使短時(shí)間的停機(jī)維修也會(huì)給生產(chǎn)帶來(lái)很大損失。因此，設(shè)備的安全可靠運(yùn)行就顯的特別重要。目前的電控系統(tǒng)存在著很多的不足，礦用提升機(jī)的技術(shù)改造要求迫在眉睫。我們德力西（杭州）變頻器有限公司在研制提升機(jī)變頻器方面作了相當(dāng)大的努力，通過(guò)不斷的進(jìn)行技術(shù)革新，成功地開(kāi)發(fā)了德力西礦山提升機(jī)專(zhuān)用變頻器，并得到了很好的應(yīng)用。
一、現(xiàn)場(chǎng)狀況：
2008年2月，山東紅旗煤礦提升機(jī)改造通過(guò)調(diào)研與論證，結(jié)合該礦井提升機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀況，決定對(duì)提升機(jī)實(shí)施變頻調(diào)速改造。該煤礦斜井提升機(jī)是單卷筒提升機(jī)，卷筒直徑 1500mm，減速器減速比24︰1，最高運(yùn)行速度2.5m/s，鋼絲繩長(zhǎng)度為450m。采用串電阻分五段速降壓起動(dòng)和調(diào)速，頻繁正、反向運(yùn)轉(zhuǎn)，電能浪費(fèi)極大。原系統(tǒng)電機(jī)是220KW的6極繞線式電機(jī)，在平時(shí)工作電流在320-420A，為保證安全，提升機(jī)上行或下行起動(dòng)時(shí)，是要加制動(dòng)的，起動(dòng)完成后一瞬間再松開(kāi)制動(dòng)。在這種情況下運(yùn)行電流有時(shí)候會(huì)超過(guò)電機(jī)額定電流，達(dá)到將近800A。變頻調(diào)速后，提升機(jī)上行或下行起動(dòng)時(shí)，仍是要加制動(dòng)的，變頻器輸出頻率到2Hz有足夠大的力矩時(shí)再松開(kāi)制動(dòng)。盡管2Hz以下電機(jī)處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，但由于輸出頻率低，輸出電壓也低，電機(jī)不會(huì)過(guò)流。
二、電氣系統(tǒng)改造方案：
在生產(chǎn)中，裝載的物料有時(shí)可能會(huì)超載，而且剛好在斜坡上啟動(dòng)也是很正常的事情，再考慮加速時(shí)間短，選型時(shí)變頻器容量都考慮加大，我們選用的變頻器為德力西CDI9000-G280kW，這樣有利于電機(jī)在過(guò)載時(shí)變頻器有足夠的過(guò)載能力，能量回饋單元選擇德力西CDI-FD系列，制動(dòng)單元為德力西CDI-BR系列。二者總瞬時(shí)制動(dòng)功率超過(guò)450KW。
改造提升機(jī)用變頻器是在原提升機(jī)電控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，用變頻調(diào)速系統(tǒng)替代原工頻調(diào)速系統(tǒng)，同時(shí)保留工頻調(diào)速系統(tǒng)，使兩套系統(tǒng)互為備用，增加系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。改造時(shí)需要增加工、變頻轉(zhuǎn)換功能。系統(tǒng)運(yùn)行前，將主回路和控制回路各轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)切換至相應(yīng)的變頻或工頻位置。依據(jù)提升機(jī)控制系統(tǒng)的不同，采用適當(dāng)?shù)慕泳€方式，就可以實(shí)現(xiàn)靈活的操作方式。對(duì)于舊系統(tǒng)改造用變頻器，為了不改變?cè)瓉?lái)的操作習(xí)慣，可以用原來(lái)的操縱系統(tǒng)操作變頻器。操作者通過(guò)主令控制器操縱桿控制電機(jī)正轉(zhuǎn)五擋速度和反轉(zhuǎn)五段速度，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的爬行、加速、減速、恒速運(yùn)行。
提升絞車(chē)在下降過(guò)程中絕大部分時(shí)間都處于發(fā)電狀態(tài)，因此必須要有裝置來(lái)處理再生能力。一般有兩種處理方法，一是采用能量回饋的方式，將能量全部回饋到電網(wǎng)當(dāng)中，這樣節(jié)能效果最好，也是最理想狀態(tài)。但是考慮到絞車(chē)在重載下放時(shí)的功率，能量回饋的配置要比較大，可能會(huì)超過(guò)變頻器的額定功率，因此價(jià)格可能會(huì)比較高。二是直接采用能量制動(dòng)單元，直接將再生能量消耗掉，這樣實(shí)現(xiàn)起來(lái)最簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，但是能量消耗會(huì)多一些。我公司變頻器采用的是同時(shí)接入能量回饋單元和制動(dòng)單元的辦法，能量回饋單元處理正常情況下的能量，當(dāng)是重載下放時(shí)，再生的能量很大，這樣可以讓能量回饋單元和能耗制動(dòng)單元一起工作，這種方法是上述兩種方法的折中，能量消耗不大，畢竟重載下放所占比例不大。價(jià)格上也不會(huì)因?yàn)槿渴悄芰炕仞亞卧鴥r(jià)格很高。
變頻器采用多段速度設(shè)置，F(xiàn)WD、REV設(shè)為正反轉(zhuǎn)，D1、D2、D3設(shè)為五段運(yùn)行頻率6Hz、18Hz、25Hz、35Hz、50Hz,以適應(yīng)控制系統(tǒng)對(duì)提升機(jī)不同運(yùn)轉(zhuǎn)速度的要求。五擋速度加速和減速段的速度均在變頻器上設(shè)置。變頻調(diào)速原理圖如下圖所示：


紅旗煤礦經(jīng)過(guò)一年多的運(yùn)行，證明改造的效果比較理想，主要表現(xiàn)在：
　 1、變頻器的頻率連續(xù)調(diào)節(jié)，分段預(yù)置，實(shí)現(xiàn)了啟動(dòng)及換檔時(shí)的軟啟動(dòng)、軟停車(chē)，使調(diào)速更加方便、可靠，運(yùn)行更平穩(wěn)。減輕了對(duì)電網(wǎng)的沖擊，避免了大電流對(duì)電機(jī)的沖擊，同時(shí)也保護(hù)了其他的機(jī)械設(shè)備
　 2、使用變頻器后省去原先的接觸器及調(diào)速電阻，既節(jié)省了維修費(fèi)用，又減少了停產(chǎn)維修時(shí)間，從而提高了產(chǎn)量。同時(shí)改善了惡劣操作環(huán)境，使工人避免在夏季因調(diào)速電阻發(fā)熱造成的高溫條件下工作。
　3、在低速段節(jié)能效果十分明顯。紅旗礦井深400多米，通過(guò)用電度表的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，在相同耗電量的情況下，用工頻可拉19勾，而使用變頻可拉25勾，即變頻比工頻多拉6勾。經(jīng)估算節(jié)電率約為30%。
對(duì)于提升絞車(chē)的變頻改造，有以下幾點(diǎn)說(shuō)明:
1、斜井與豎井的區(qū)別為，豎井絞車(chē)對(duì)變頻器、能量回饋單元、制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻的要求要比斜井更高一些。
2、對(duì)再生能量的處理，有三種方法；一種是直接采用能量回饋單元全部回饋電網(wǎng)，這種方法最為理想，但是價(jià)格相對(duì)較高。第二種是直接采用制動(dòng)單元加制動(dòng)電阻，直接將能量消耗掉，該方法價(jià)格相對(duì)低廉，方法簡(jiǎn)單，但是能量浪費(fèi)較大。最后一種方法是將二者結(jié)合，讓能量回饋單元處理一般情況下的能量，當(dāng)有重載下放這種產(chǎn)生巨大再生能量時(shí)，由能量回饋單元和制動(dòng)單元同時(shí)工作，該方法是上述兩種方法的折中。