变频技术在煤矿绞车电控系统中的应用

1绞车调速电控系统的硬件设计分析

1.1主控制电路设计

绞车调速电控系统的硬件设计中主控制电路设计是一项非常重要的部分，其中包括了很多不同的组成部分，可以分为感应型电动机、电路保护器、变频器等等。其中主控制电路中的每个部分都是不可缺少的重要部分，而控制器的外部电路需要接受来自PLC的控制信号部分、声光报警电路、制动控制等几种电路，不同电路之间的结合也要相互协调。

1.1.1系统变频器容量理论计算

系统变频器容量理论计算需要按照具体的标准来进行，绞车在运行过程中，对速度的控制是以实际操作需求为基本标准的，因此在进行变频器的容量设计时，就需要考虑到各种因素的影响。而系统变频器容量理论的计算通常也有几种不同的计算方法，一般情况下变频器容量大小对于系统的影响会直观的体现出来，并且通过不同的方式来进行计算才能够保证科学性。变频器的容量大小对系统的影响较为直接，有必要计算出系统所需变频器的容量大小。以某煤矿上山绞车为例，目前采用的电控系统是交流绕线式电机串电阻调速系统。详细的系统参数如下：绞车为徐工重型机械公司制造的绞车控制提升机，绞车卷筒直径为1.8m，电动机转速为790r/min，比速接近1：28；绞车的实验场所在该矿的西翼09采区上山处，该上山斜坡道长度900m，坡度约为17°，电机功率455kW，供电电压660V。系统设计是在原有的绞车系统上改造，从节约设计成本的角度出发，原有的绕线电机继续利用。在变频器容量选择上取容量系数为1.4，根据相关理论计算得到变频器容量最小值为455×1.3=590kW。SAP500G系列变频器采用电流矢量控制技术，能够输出200%的额定转矩，并具备内置PLC程序控制运行功能，能够实现复杂的相关操作和电路自保护的电气功能，在矿井绞车电机的驱动应用十分广泛。根据变频器所需容量，查赛普变频器手册:选择赛普的SAP500G-450-T6-AA通用变频器，其标称参数为：三相660V，450kW。

1.1.2声、光报警电路设计

声、光报警部分，由故障报警灯JD、故障报警铃JL、报警自锁继电器BJ线圈及其常开触点和自锁解除按钮A6组成。由SAP500G变频器内部检测电路及来自PLC的故障继电器K3共同控制变频器内部故障继电器输出端子TC与TA的闭合与断开来实现声光报警。

1.1.3外接制动控制

外接制动控制设计需要在声、光报警电路设计之后进行，其中设计的主要思路也要按照之前的内容来加以承接和完善，并且保证设计的科学性和合理性。外接制动控制主要用于吸收变频器中拖动的电动机在制动时回馈至变频器直流母线上的能量，以防止变频器过压保护停机；另外，帮助电动机快速制动，以免大负载时蠕动现象造成危险后果。根据手册选择制动单元型号：SAP5U-500-AA6。

1.2绞车PLC调速控制电路设计

对于绞车PLC调速控制电路设计是一项非常重要的步骤，其设计质量的好坏也决定着变频技术在煤矿绞车电控系统中的应用质量，因此本文对于PLC控制电路的设计也进行了针对性的论述。PLC控制部分电路是矿井绞车电控系统的核心，主要控制部分电路也可以参考相应的标准。主要由可编程逻辑控制器、继电电路、操作台、电压电流检测、旋转编码器和各种输入控制按钮组成。其功能是对绞车的工作状态进行实时监控，控制绞车按照预定的力图和速度图，根据运行方式对变频器实现S形速度曲线给定控制，完成绞车的启动、减速、爬行、停车的自动运行，保障绞车的安全、经济、可靠运行。考虑到煤矿井下的环境复杂多变，主控制器PLC选择目前市场主流的S7-300系列的产品，S7-300由导轨、电源模块、处理器模块、信号接法收模块和扩展槽等等模块组成，不同模块的选择和结合能够实现现场的各种控制需求。模块化结构设计，让现场技术人员，能够快速准确的选择自己所需要的控制命令，编制出自己需要的控制代码。绞车PLC控制电路通过控制电源的频率输出控制，从而实现绞车在提升时，整个系统的启动、加速、停止等绞车变频调速动作。

2绞车调速电控系统软件设计

软件设计主要是对PLC进行编程，以实现不同工况下的频率输出控制，控制程序流程要以具体的规范标准为准。当系统上电后，首先进行系统初始化，然后系统自检，自检通过后对开机信号进行检测，接收到启动信号后，进行运行方向判断，系统开始加速段运行,到达工频运行点后转入工频运行，到达减速点后减速运行，当到达停车点时抱闸停车，等待下一个运行指令的下达。运行过程中如出现异常工作状态，则进行系统保护并报警。在绞车调速电控系统软件设计中不仅要对PLC进行编程，还要重视具体的执行标准，其中系统自检的方法要以实际的要求为基本前提，并且在绞车实际运行时还要进行相应的测试，保证能够达到标准使用要求后，才能够对设计软件的使用性能进行确定。结束语变频技术在煤矿绞车电机中的推广使用，将变频技术的调速范围广、精度高、启动电流低、体积小、节能等技术优势整体嫁接到运输绞车中来，使得绞车电气控制得到了质的飞越，是绞车控制理论创新的重要突破。目前影响变频技术的应用，主要是由于功率器件耐压的限制，在变频技术中的应用并不是十分的精准可靠。在未来的一段时间内，大功率、小型化的相关器件的成功研发，变频技术的应用前景将会是十分的广泛，现代化煤矿的建设也将有完善的技术支撑。

作者：王开玉 单位：鸡西市煤炭生产安全管理局