關(guān)鍵詞：GD3000 1140V 提升機 變頻器 四象限 三電平
礦井提升機是礦井運輸?shù)闹饕h(huán)節(jié)，主要任務(wù)是提升井下的矸石、煤和廢石，同時還要運送人員、設(shè)備和材料。因此礦井提升機工藝對電氣傳動的要求是很高的，主要表現(xiàn)在：提升機電氣傳動的可靠性，不僅關(guān)系到礦井的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)計劃管理，而且直接關(guān)系到井下每個礦工的生命安全，電控設(shè)備的任何故障都可能造成人身事故和整個礦井停產(chǎn)；必須滿足提升機力圖要求并能在四象限平滑運行；能夠頻繁進行正向、反向、啟動、運行、停車、制動，能按一定的速度圖運行。
圖1. 山東張集煤礦
2.1 現(xiàn)場設(shè)備參數(shù)
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礦井提升機技術(shù)參數(shù) |
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電機型號 |
電機功率 |
電機絕緣等級 |
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YBR 400M-8 |
132kW |
F |
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供電電壓 |
電機額定轉(zhuǎn)速 |
額定電流 |
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1140V |
740r/min |
85 |
2.2 現(xiàn)場設(shè)備工況
無極繩絞車應(yīng)用示意圖如圖3所示，現(xiàn)場照片如圖4所示：
一方面，1140V進線經(jīng)過照明開關(guān)柜、綜合保護柜后接入200kW四象限變頻器，經(jīng)過變頻控制輸0~400Hz（0~1140V）交流電驅(qū)動電機運行，帶動滾筒旋轉(zhuǎn)，從而拉動鋼絲繩往復運動。安裝在2~3km長軌道上的礦斗借助鋼絲繩的拉力沿軌道前進或者后退，并以此來運送貨物。
另一方面，控制臺觸摸屏和按鈕指令經(jīng)過PLC柜邏輯處理后由RS485通訊傳遞至變頻器控制板，并以此實現(xiàn)對運行速度和運行方向的控制。
圖3. 無極繩絞車應(yīng)用示意圖
與普通絞車應(yīng)用相比，無極繩絞車滾筒直徑和長度均大幅度減少，其鋼絲繩張力通過巧妙的機械懸重結(jié)構(gòu)保持恒定。另外其環(huán)形鋼絲繩的連接結(jié)固定到礦斗底部，在軌道首末位置處還設(shè)有限位開關(guān)。
圖4. 無極繩絞車應(yīng)用現(xiàn)場照片
圖4. 系統(tǒng)電氣框圖
現(xiàn)場1303軌順外段供電系統(tǒng)如圖5所示，可以看出三中車場1-2-22移變不僅為132kW無極繩絞車負載供電，還包括30kW水泵、45kW的JH-30電機負載、兩個11.4kW的JD-1電機負載以及60kW的風機負載供電。
2.3 絞車對變頻器的要求
* 可實現(xiàn)電機的軟啟動、軟停車；
* 可以實現(xiàn)電機無級調(diào)速，電流沖擊小，加、減速過程平滑；
* 優(yōu)異的低頻轉(zhuǎn)矩特性，能實現(xiàn)重載正常啟動；
* 過載能量強，滿足現(xiàn)場的復雜工況；
* 具有能量回饋功能，適合提升機的下放及其他能量回饋的場合；
* 變頻器具備模擬量、開關(guān)量、通訊等接口，與控制箱通訊；
* 具有過壓，過流，缺相，過載，過溫等多種保護功能；
* 操作簡單，方便提升機司機操作；
3.1 無極繩絞車驅(qū)動方案
提升機電機為132KW/1140V，根據(jù)現(xiàn)場坡度，采用英威騰GD3000系列200KW/1140V四象限變頻器驅(qū)動。下圖為電氣拓撲示意圖：
圖5. Goodrive3000系統(tǒng)拓撲圖
200KW/1140V四象限變頻器輸入側(cè)配置LCL濾波回路，變頻器與控制箱的開關(guān)量、模擬量信號通過I/O端子連接，變頻器輸出側(cè)直接與提升機電機連接；
提升機的運行、停止、正反轉(zhuǎn)、速度給定、系統(tǒng)的急停、抱閘的控制等都通過司機控制臺給到PLC，PLC再根據(jù)其控制算法轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的信號去控制變頻器和抱閘，從而來控制提升機。變頻器整流和逆變的運行由PLC端子控制，速度給定由PLC通過模擬量給定。抱閘控制由PLC控制液壓站來進行抱閘。
該方案的優(yōu)勢及GD3000產(chǎn)品特點：
* 通過電機慢速啟動和停機帶動提升機緩慢啟動和停機，實現(xiàn)了提升機的軟啟動、軟停車，大大減小了機械沖擊；
* 變頻器具備PWM整流功能，可實現(xiàn)能量回饋，滿足提升機下放功能；
* 低頻轉(zhuǎn)矩特性優(yōu)異，可能夠?qū)崿F(xiàn)重載啟動；
* 過流點為2.2倍額定電流，過載能力強；
* 變頻器配置了485、CAN、以太網(wǎng)等通訊方式，方便與PLC通訊，實現(xiàn)實時控制；
* 整流器與逆變器采用全新的三電平拓撲結(jié)構(gòu)，功率因數(shù)可達1，實現(xiàn)綠色變頻；
* 具有過壓，過流，缺相，過載，過溫等多種保護功能；
* ±15%的寬電網(wǎng)設(shè)計，滿足礦井下惡劣的電網(wǎng)環(huán)境；
3.2 變頻器選型
結(jié)合無極繩絞車現(xiàn)場應(yīng)用情況，我司選型如下：
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型號 |
額定輸入電壓（Vac） |
額定輸出功率（KW） |
額定輸出電流（A） |
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GD3000-11-200G-12 |
1140 |
200 |
128 |
4.1 現(xiàn)場使用效果
變頻器在礦井現(xiàn)場運行良好，滿足現(xiàn)場的工況要求，如下圖為變頻器運行現(xiàn)場及波形。
圖6. 變頻器正常啟動波形
4.2 結(jié)束語
英威騰中壓Goodrive3000系列四象限變頻器在礦井提升機的成功應(yīng)用，為提升機的安全穩(wěn)定工作提供了技術(shù)保障。該產(chǎn)品能夠滿足提升機的工況及特殊要求，增強了提升機在運行過程中的平穩(wěn)性和舒適感，同時節(jié)能效果顯著，可大大提高煤礦的自動化程度。
參考文獻：
[1] 《GD3000變頻器產(chǎn)品說明書》深圳市英威騰電氣股份有限公司
