| 系统的控制框图如图1所示。
图1、控制系统原理
1、变频调速的原理
(1)主回路图如图2所示:
图2、提升机变频器主电路
主回路工作过程:三相交流电经整流滤波变成直流电，为逆变提供电源，逆变的功能是将整流后的直流电转化为调频调压的交流电去驱动电机，电能转换成机械能，实现提升作业;当电机由高速运行减速或单钩绞车下放时，负载由于存在惯性，电机的实际转速会超过它的同步转速，机械能转化为电能，由电动机运行状态变成发电机运行状态，发出的交流电经逆变部分的续流二极管整流成直流，使母线电压升高，直接危及功率器件，必须把这部分能量释放掉，于是我们做了回馈单元，对这部分能量进行处理，反送回电网，从而保证变频器的安全工作，并进而节约了电能。
(2)控制回路
采用cpu统一控制和变频器自身的plc外端接口相结合，使调速系统具有很高的可靠性，同时利用plc强大的控制能力实现灵活的控制方式和电气隔离。
(3)接口电路
plc接口电路如图3所示。
图3、plc接口电路
输入:故障输入、编码器信号、正转、反转、松闸信号、母线过压1、内部保护、母线过压2、五个档位、急停、模拟输入+a、+b等。
输出:去主板的信号(1):公共点、正/反、松闸、运行、急停、外控电压输入。
指示信号(2):故障指示、上升指示、下降指示、减速指示、档位指示。
(3)变频器为典型的交-直-交电压源型变频器，其功率模块为进口的西门子新型IGBT器件，采用32位全数字单片机控制技术，可以实现交流电动机大范围内的无级平滑调速，在运行过程中能随时检测电动机的负载情况，自动调整功率输出，使电动机始终运行在最佳状态，节能效果明显。
5、改造后的效果计算
5.1现场设备参数
（1）提升机规格:GKT2×2×120
（2）卷筒名义直径2000
（3）卷筒宽度1000
（4）卷筒个数2个
（5）钢丝绳最大静张力6000Kｇ
（6）钢丝绳最大静张力差4000Kｇ
（7）钢丝绳直径32
（8）减速器名义速比20
（9）最大提升高度（斜长）580ｍ
（10）最大提升速度3.8ｍ／ｓ
（11）坡度25°
我们按照加、减速度为0.5m/s,爬行速度0.5m/s，爬行时间5s来计算，单勾运行情况见下表
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单位/秒
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单位/米
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加速时间（t1)
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7.60
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加速距离（s1）
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14.44
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减速时间（t2)
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6.60
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减速距离（s2）
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14.19
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爬行时间（t3)
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5.00
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爬行距离（s3）
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2.50
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匀速时间（t4）
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144.44
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匀速距离（s4）
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548.87
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单勾运行时间
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163.64
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井筒深度
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580.00
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5.2功耗计算
提升机为双勾提升，我们按每一半负力提升计算。
单勾提升时间：≈164s；
每次提升的间歇时间：设定为30s；
每小时提升时间：3600/（164+30）*164≈3043s
每天按20小时计算提升时间：3043×20＝47160/3600＝16.9h
其中有一半的时间为负力运行：16.9/2=8.45h
提升过程中每勾低于工频运行的时间：19.2s；占单勾运行时间的11.7％，则共频运行占单勾运行时间的88.3％
上提阶段工频每天能量消耗(E_hoist1)：
设定负载率为0.8；
净效率（实际效率）=机械效率x电机效率x驱动控制效率=0.91x0.93x0.98=0.83
E_hoist1[kWh]={(负载率x额定功率)x净效率}x小时（每天工作时上提占用时间）x88.3％
={(0.8x215kW)x0.83}x8.45x88.3％
≈1065kWh
上提阶段低频每天能量消耗(E_hoist2)：
净效率（实际效率）=机械效率x电机效率x驱动控制效率=0.91x0.93x0.98=0.83
E_hoist2[kWh]={(负载率x额定功率)x净效率}x小时（每天工作时上提占用时间）x11.7％x50％
={(0.8x215kW)x0.83}x8.45x11.7％x50％
≈71kWh
上提阶段低频每天能量消耗(E_hoist)：
E_hoist=E_hoist1+E_hoist2=1065kWh+71kWh=1136kWh
下放阶段工频每天再生回馈能量(E_lowering1)
实际效率=机械效率x电机效率x驱动控制效率=0.91x0.93x0.98=0.83E_lowering[kWh]=-{(负载率x额定功率)x净效率}x小时（每天工作时下放占用时间）x40％（按动能发电的40％计算）
＝-{(0.8x215kW)x0.83}x8.45x40％x88.3％
≈-426kWh
下放阶段低频每天再生回馈能量(E_lowering2)
实际效率=机械效率x电机效率x驱动控制效率=0.91x0.93x0.98=0.83E_lowering[kWh]=-{(负载率x额定功率)x净效率}x小时（每天工作时下放占用时间）x20％（按动能发电的20％计算）
＝-{(0.8x215kW)x0.83}x8.45x20％x11.7％x50％
≈-14kWh
下放阶段每天再生回馈能量(E_lowering)
E_lowering=E_lowering1+E_lowering2=426+14=440
提升下放运转的每天净能量消耗（E_net_hoist）
E_net_hoist=1136kWh-440kWh=696kWh
不安装回馈制动变频器的功耗
上提阶段的每天能量消耗(E_hoist)＝{(0.8x215kW)x0.83}x8.45≈1206kWh
下放阶段的每天能量消耗(E_lowering)＝上提阶段的每天能量消耗(E_hoist1)*40%
（下放时消耗能量按上提时的40％计算）＝1206*50%=482kWh
E_max_hoist=上提阶段的每天能量消耗(E_hoist)+下放阶段的每天能量消耗(E_lowering)＝1206+482＝1688kWh
实际节约电能：1688kWh－696kWh＝992kWh
每年节约电费：992kWhx[25days/month]（月工作天数）x12monthx[0.7/kWh]（平均电费）＝297600x[0.7/kWh]（平均电费）＝208320元
6、结束语
煤矿提升机是煤矿企业生产必不可少的专用设备，在生产中具有具足轻重的作用，在当前节能减排的时代背景下，如何减低生产成本，是提高企业竞争力的关键所在。变频调速是近年来发展起来的一门新兴的自动控制技术，它利用改变被控对象的电源频率，成功实现了交流电动机大范围的无级平滑调速，在运行过程中能随时根据电动机的负载情况，使电机始终处于最佳运行状态，在整个调速范围内均有很高的效率，节能效果明显。目前，设备在操作方便、运行可靠、改善工人的劳动环境、节电显著等方面都体现出明显的优势。特别是随着产品的优化升级，使其可靠性应用得到极大的提高，其应用前景将会是很广阔的。 2/2 首页 上一页 1 2 |
