Ｍaster Drive變頻器在礦井提升機中的應用

礦井提升電機優越的制動性能的可以使提升機獲得平穩、安全、可靠的制動運行狀態，避免嚴重的機械磨損，防止較大的機械沖擊，減少機械部分維修的工作量，延長提升機械的使用壽命。隨著礦井提升系統自動化，改善提升系統的性能，以及提高提升設備的提升能力等的要求，對礦井交流高壓電機制動的要求也越來越高。傳統的礦井提升機的制動，幾乎都采用動力制動或低頻發電機制動的方式，動力制動方式只能解決制動問題，不能較好地解決爬行問題，低頻發電機雖然可以較好地解決上述問題，其整個控制系統比較復雜，使用的設備也比較多，給系統的維護和檢修帶來了一定的不便。
為此，我們根據礦井提升的實際使用要求，采用西門子S7-300 PLC．ｍａｓｔｅｒDrive系列變頻器，模擬低頻發電機系統的運行方式，采用特殊的軟件編程，達到了在整個制動和爬行階段，變頻器的輸出頻率都保持不變，根據預先設置的制動曲線和實際的運行速度，直接控制變頻器的輸出電壓，達到了理想的制動效果。采用該特殊軟件的低頻系統，也能在低頻爬行時輸出較高的電壓，并且還兼顧腳踏、驗繩等功能，完全滿足了礦井提升機的要求。采用該特殊軟件的低頻變頻系統，系統可靠，調試方便，維護和操作簡單，具有極大的使用和推廣價值。
該套系統中，變頻器的輸入信號有模擬電壓輸入、正轉、反轉信號輸入、低頻電壓輸出信號、低頻爬行信號、腳踏信號輸入以及故障復位輸入。系統控制方式為閉環控制方式，閉環控制應用在低頻制動階段，此時變頻器的模擬輸入信號為高壓電機的模擬速度信號，正、反轉信號之一閉合，低頻電壓輸出信號閉合，其他信號斷開。變頻器將根據低頻電壓輸出信號閉合瞬間，模擬電壓輸入信號的值折算為高壓電機高壓斷開時的瞬間速度，以及預先設置的減速曲線斜率和制動時間，生成高壓電機低頻制動時的速度曲線，在保持頻率不變的情況下，根據實際的速度反饋和生產的速度曲線，控制變頻器的輸出電壓，達到良好的制動效果。
實際運行時，當提升機高壓投入，根據提升機的運行方向輸入正、反轉運行信號，此時變頻器根據面板設置的頻率，輸出所需的低頻頻率，低頻電壓輸出處于“等待”狀態，輸出電壓值為1V左右，同時變頻器根據模擬電壓的輸入值，實時記錄和監視高壓電機的速度，當高壓斷開瞬間，低頻輸出信號輸入，變頻器將根據此瞬間記錄的高壓電機速度，生成高壓電機低頻制動到爬行速度的速度曲線，變頻器輸出端交流接觸器將再延時0.5秒左右后閉合，變頻器輸出的低頻電壓開始接入高壓電機。由于剛開始時變頻器生成的制動曲線和電機的實際速度相差較小，變頻器輸出的電壓也較低，制動反饋的能量也較小。同時外部的速度檢測器也將根據提升機的實際速度，逐級切除高壓電機轉子上的電阻，確保具有足夠的制動力矩。制動階段，變頻器將實時檢測和監視高壓電機的速度，根據所生成的制動曲線和實際速度之間的偏差，模擬低頻發電機制動系統的運行狀態，調節變頻器輸出的低頻電壓。
當高壓電機的制動速度達到爬行速度時，爬行信號輸入，變頻器將根據預先設置的爬行電壓，直接輸出爬行所需低頻電壓。
腳踏制動和腳踏驗繩方式時，變頻器的低頻頻率也始終保持變頻，低頻輸出電壓將根據模擬電壓輸入值的大小成比例輸出，達到所需的制動和爬行力矩。
本文所涉及的礦井提升機低頻拖動系統在山西中條山集團銅礦裕副井提升機中得到了較佳的使用效果，系統運行安全可靠，轉爬行速度平穩。