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浅析PLC―高压变频器在煤矿提升机上的应用 　　摘 要：针对交流提升机串电阻调速电控完成PLC改造后存在的缺点，通过改造方案的对比，提出了利用原有PLC引进高压变频器的技术改造方案，结果表明改造后运行平稳可靠、精度高、节能效果明显，缩短了提升时间，取得了良好的效益。 　　关键词：PLC高压变频器；提升机；电控系统 　　引言 　　矿井提升机是矿井开采中的重要设备，矿井提升机的安全和可靠运转不仅关系着矿井的生产，而且还涉及到矿井职工的生命安全，特别是电控系统在很大程度上制约着矿井的安全生产，因此使提升机的电控系统的安全设计成为矿井工程技术人员重点研究的重要课题[1]。对于矿井提升机的电控系统改造来讲，不仅要利用好原有的设备，还要将原有设备和新设备密切地配合来保证系统的可靠性。目前，我国矿井提升机普遍采用的是电机转子回路串电阻调速系统，通过逐级切断串入的电阻，来达到分级调速的目的。这种调速方法属于功率消耗型调速系统，耗电量较大；而且这种调速系统的控制性能不够理想，还会给电网造成很大的谐波影响。提升机调速系统进行改造是必然趋势，由于变频调速的调速特性很好，过渡过程非常平稳，而且节能效果明显。因此，将变频调速技术、可编程控制器（PLC）技术应用到提升机电控系统当中，是提升机安全稳定运行的可靠保障。 　　1 矿井提升机的概况 　　1.1 概述 　　西马煤矿副井绞车在上世纪1985年8月安装，绞车型号：JKM-2.8/4（Ⅱ），洛阳矿山机械厂生产。电机型号YR630-12/1430，哈尔滨电机厂生产。在2004年电控系统进行了技术改进，电控设备采用了天津民益公司生产的TKM-D2-PC2电控系统，采用了PLC-SCR编码启动电控系统取代了原来的继电器-接触器电控系统；用KDG可控硅低频装置代替了原来的KZC动力制动系统。电控系统采用SIEMENS的S7-300型PLC作为控制主元件，S7-200型PLC作为后备保护，实现了双线保护。转子切换采用了SLR编码控制技术，用无触点的可控硅交流开关切换转子电阻，将启动级数增加至20级。 　　1.2 目前系统缺点 　　西马煤矿副井提升机电控2004年的技术改进，使提升机的安全性能有了进一步的提高，但经过八年多运行还存在着缺点。 　　（1）改造后，仍然是采用交流电动机转子回路串电阻调速，尽管采用了SCR20级编码调速，还存在着开环有级调速，电机加速度难以准确控制，调速精度差，电机启动电流及切换电流冲击大，设备运行不平稳，存在着电气及机械冲击。（2）转子回路串接金属电阻，在负力提升和低速时浪费电能严重。（3）维修量大，不方便，由于操作时交流接触器频繁动作，易造成触点及线圈的烧坏，转子更换碳刷频繁[2]。（4）在减速点换速时，交流电控存在失控区，换速时电机出现震动，在副井提升特别是负力提升尤为明显。 　　2 技术改造的理由 　　随着产量、技术、规程和标准的不断提高，现有绞车已经满足不了安全生产的需要，必须进行技术改造。改造理由：（1）随着原煤产量的不断提升，挖掘工作量急剧上升，在现有提升条件下，副井提升系统满足不了生产需要。（2）原电控系统有些功能是电参量与机械闸形成闭环控制，跟随性很差，导致电气保护功能、控制精度和可靠性较差，控制系统相关的保护功能失效，系统运行安全得不到保证。（3）有环流低频电源装置元件多，闭环调节困难，闭环控制性能难以得到保障，常出现过流及可控硅损坏等故障，造成紧急制动，影响副井的正常运行[3]。（4）原系统的低频制动，只是在减速后投入运行，不能保证电气制动在全程随时投入。 　　3 技术改进方案对比 　　目前，国内比较先进的矿用提升机电控系统有直流控制系统、转子变频控制系统和高压变频控制系统三种。下面分别对三种调速系统的优缺点进行比较。 　　3.1 直流控制 　　直流调速的优点：调速性能好、调速范围广，易于平滑调节；起动、制动转矩大；过载能力强、能承受较频繁的冲击负荷；系统安全可靠，动态性能、静态性能指标高。缺点：以晶闸管整流设备为基础的直流调速系统的谐波污染严重，功率因数低，且目前大部分煤矿现有提升机配用的是交流异步电动机。如采用直流调速系统，需将现有提升电机更换为直流电机，相应增加改造成本。 　　3.2 转子变频 　　转子变频的优点：适应旧系统升级改造，且系统改造方便，接线简单；硬件结构简单，故障点少；启动及加速过程冲击电流小，减轻了电网的冲击；能量回馈节省电能。缺点：转子变频调速时电动机最大电磁转矩下降；功率因数低，电流谐波大；调速范围窄，调速精度比较低；低速时特性变差；对于旧系统改造有一定的局限性。 　　3.3 高压变频 　　高压变频的优点：适应旧系统升级改造；电控系统简单，安装调试方便；功率因数高，电流谐波小；调速效率高；调速范