摘 要：針對傳統提升機采用轉子串電阻的調速方式存在的問題，采用PLC與高壓變頻器相結合的控制方案對原有電控系統進行改造，提高了整個電控系統安全可靠性、控制精度及調速性能。 關鍵詞：PLC；變頻器；提升機 一、傳統礦井提升機控制系統現狀和問題 　　礦井提升機是礦山生產的關鍵設備。目前，我國絕大部分礦井提升機調速采用繞線型異步電動機轉子串電阻的交流調速系統（以TKD－A為代表），這些提升機都是20世紀60年代到70年代的產品，存在以下問題：系統功率因數低，啟動電流及切換電流沖擊大，設備運行不平穩，易引起電氣及機械沖擊；控制線路復雜，工作穩定性和可靠性差，缺乏故障診斷功能，排查故障困難；轉子回路串接金屬電阻，消耗電能造成能源浪費，且發熱嚴重致使工作環境惡化；電機滑環接觸不良，易引起設備故障，維護工作量及費用高；另外該系統的電氣控制部分均采用板式結構，體積大、運行噪聲高，且所有接線端柱裸露在外，對運行安全造成極大的危害，因此，對該類型電控調速系統進行改造升級是非常必要的。 二、提升機控制系統技術方案比較 　　目前，國內礦用提升機調速系統有直流調速系統和交流調速系統兩種。 　　以晶閘管整流設備為基礎的直流調速系統的諧波污染嚴重，功率因數低，且目前大部分煤礦現有提升機配用的是交流異步電動機。如采用直流調速系統，需將現有提升電機更換為直流電機，相應增加改造成本，而直流電機較交流電機故障率高，維護工作量大且費用高。因此，對電控調速系統進行改造升級不建議采用直流調速系統。 　　以PLC＋高壓變頻器為核心的交流調速技術已比較成熟且在部分單位取得了較好的運行效果，該裝置主要由高壓開關柜、移相變壓器、變頻功率單元柜及控制柜組成，可實現正轉、反轉、牽引、電制動等功能，完全滿足提升所需要的四象限運行的負載調速需要。 　　下面以某公司JTDK-GBP交流提升機高壓變頻電控裝置為例，對此項技術做簡單介紹。本裝置由JTDK-PC-ZKT主控臺和JTDK-GBP-H高壓變頻調速柜兩部分構成。主控臺具有結構緊湊、功能強大、保護完善、維修簡單的特點。該設備采用技術先進、性能可靠的可編程序控制器作為核心控制器件，以及該公司自行研制的YTX-2型語音報警板、CL-2型電流檢測模塊、ZL－2型全數字主令控制器、JXZ-2型全數字機械閘和KD-03型可調閘模塊等多項高性能專利產品構成。該主控臺可滿足礦井提升機的全部控制要求和保護功能。采用彩色液晶觸摸屏，豐富、靈活、直觀、形象地顯示提升機的各類運行參數，專門為使用、維護人員設計的提升機系統關鍵控制點故障顯示，能夠為現場排除故障提供直觀信息，方便了設備的日常維護。 　　JTDK-GBP-H高壓變頻調速柜由移相隔離變壓器柜、功率單元柜和控制柜三部分組成。設備采用了矢量控制、功率單元串聯疊波、有源逆變、能量回饋等多項先進技術，形成了具有動態響應快、低速運行轉矩大的電動機驅動特性。能將6kV/l0kV高壓進線直接加到變頻調速柜的移相變壓器原邊，通過變壓器移相后的二次繞組分別為各功率單元提供電源。這種供電方式有效地消除了由功率單元所引起的大部分諧波電流，確保設備滿足電網的運行要求。各功率單元串聯疊波后，輸出高壓直接驅動高壓電動機，確保輸出電流波形為幾近完美的正弦波，有效地削弱了dv/dt對電動機絕緣的影響。由于采用光纖作為控制信號的傳輸介質，有效地改善了設備運行的可靠性和抗干擾能力。 　　裝置的工作過程如下： JTDK-PC-ZKT主控臺接收開車信號后，同時推動工作閘和主令控制器，提升機開始松閘，加速運行。推動工作閘后，松閘信號經可編程控制器處理后使工作閘GZJ線圈接通，KT線圈得電，線圈通過的電流隨工作閘開啟的角度成比例增大，提升機順利松閘。主令控制器推離零位后，經過可編程控制器的運算發出4～20mA（與主令離開零位的角度成比例） 的控制信號作為高壓變頻器的輸入給定，高壓變頻器按主控臺發出的給定，按設定要求輸出對應頻率和電壓驅動電動機加速運行。隨著高壓變頻器輸出頻率由0Hz至50Hz的升高，提升機按設定的運行曲線加速進入等速段，當提升容器運行至減速點時，主控臺通過給定信號控制變頻調速柜按規定要求減速運行，此時變頻調速柜輸出頻率由50Hz按要求逐漸降為5Hz左右，提升機從等速階段進入減速段運行。當速度降到設定的速度時，提升機進入到低速段運行，并保持該速度運行。當提升容器運行到卸載位置時，主控臺檢測到容器到位信號后，工作閘回路斷電抱閘，控制變頻調速柜停止輸出，至此完成一次提升過程。 　　裝置按《煤礦安全規程》的要求設有深度指示失效、接近停車位置的限速、過卷、滑繩、反轉、失流、減速段限速、等速段限速、制動油過壓、閘瓦磨損、松繩、速度監視、制動油超溫、潤滑油超壓欠壓、煤位、變頻調速柜的輕重故障等保護功能。系統能根據故障發生時刻容器所在位置，控制提升機的信號、運行方向、運行速度，必要時實施緊急制動或二級制動，確保設備的安全運行。 　　國內已有數十家煤礦使用了此套裝置，從運行情況看，改造后的電控系統與傳統的電控系統相比具有如下特點：系統具有更完善的軟硬件保護環節；提升操作系統能夠實現調繩、手動、半自動、全自動運行；除常規的保護外，還具有深度指示器斷軸（斷線） 保護、減速點后備保護、錯向保護、給定方向記憶保護、二級制動解除保護、減速段超速保護、自動換向等功能；制動電源裝置能實現腳踏制動、速度及電流閉環及滿足各種載荷所需的制動力矩；系統能實現提升機運行全過程的自動監控，對提升機運行過程中的參數及可能危及提升機正常運行的設備進行監測，并具有故障顯示、報警功能；具有和上位機通信的接口，實現遠程診斷和數據采集功能；維護工作量比原系統減少了40%，耗電量減少了20%～30%，節能效果顯著。電控系統結構簡單、應用靈活、編程方便、運行穩定可靠，大大提高了提升機的安全運行，減少維護工作量，縮短了提升時間，提高了生產效率。 三、結束語 　　從目前各種不同的技術改造方案的對比來看，PLC＋高壓變頻器的交流調速技術方案是提升機電控系統改造的優選方案。采用PLC＋高壓變頻器的交流調速技術的新型電控系統已較成功地應用于礦井提升實踐，并取得了較好的運行經驗，克服了傳統電控系統的缺陷。 參考文獻： [1] 蔣宏民. PLC技術在我國礦井交流提升系統中的應用研究[J].冶金礦山設計與建設，1998，30 （4） ：18-29. [2] 譚波，李燕林，譚冠政. 變頻調速在礦井提升機中的應用[J].電器工業，2005 （4） : 52-53. [3] 郭月英. 采用PLC控制方式的礦井提升機電控系統[J]. 科技情報開發與經濟，2005，15 （16） ：240-241.