ABB变频调速系统在黄金矿山提升中的应用

摘 要：交流提升机控制系统主要采用传统的继电器、接触器等控制设备，用串电阻的方法控制速度，这样的系统都存在着运行功耗高、噪声大、安全性能差等缺陷。为保证系统生产安全、高效和稳定，采用瑞典abb公司的ACS800系列的变频器进行无极调速。使调速性能也比原来更加地稳定，真正实现安全节能经济运行。

关键词：提升系统 变频器 经济节能 安全运行

中图分类号：TM921.51 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）003-103-02

1 引言

变频提升电控系统用于低压380V-660V的变频电控设备，适用于地面或井下非防爆场合中50KW-600KW的矿井提升机，用低压鼠笼式电动机拖动的各种型号提升机，尤其对于多绳、多水平、双机、斜井等复杂运行的场合，表现的优越性尤其明显。

2 应用实例

大尹格庄金矿井下-496水平82线，卷扬机型号为 2JK3.5*2.1*20E，配用 YJTG5004-8电机，功率为P=710KW，定子690V，757.4A 双滚筒，滚筒直径为D=3500，采用ABB变频器ACS800-17-1330-7+L502+K454+Q951+N652+R712。

2.1 驱动部分

驱动部分选择瑞典ABB公司的ACS800变频器。采用变频调速，稳定、可靠。卷扬类负载要求启、制动平稳、加减速均匀、可靠性高。原多采用串级、直流或转子串电阻调速方式，效率低、可靠性差。用交流变频替代上述调速方式，可以取得理想的效果。选用的变频器为交-直-交电压型变频器

（1）变频器基本结构原理。（如图1）

图1 变频器基本结构原理

（2）ACS800具体应用。

ACS800具有简单实用的CDP 312R控制盘，利用控制盘，可以进行参数修改，监视实际值和控制传动。CDP 312R控制盘具有四种不同的键盘模式：实际信号显示模式、参数模式、功能模式和传动选择模式。其中：实际信号显示模式可以显示实际信号和故障记录显示，在不断电的情况下，故障历史中最多能存储最近发生的64个事件。

首次使用，必须严格从电机铭牌上读取数据完成参数组99的设置。参数99.10 MOTOR ID RUN 用于启动电机的辨识运行，在运行中，ACS899将辨识电机的特性以获得最优的电机控制。

参数组23为速度控制，可以通过设定此参数组中的1到5或参数6选择自整定运行来调整ACD800的速度控制器的PID算法。图2为速度控制器的简化方框图。

图2 速度控制器简化方框图

参数组30故障功能分别对当电机热过载情况的动作，电机热保护模式的选择，电机电流最大极限，电机缺相情况时的动作，接地故障情况时的动作，通讯故障延时动作时间等进行了设置。

参数组50脉冲编码器对编码器每转的脉冲数，编码器脉冲的计算方法，如果监测到编码器故障或编码器通讯失败时，ACS800的动作，编码器监控功能的延时时间，是否使用速度反馈等进行了设定。

在应用中，参数64.1选择了TRUE，即系统选择了独立运行模式，所有的传动控制命令和给定值都来自于键盘或选自外部控制地。在外部控制时。控制地为基本的I/O口，给定信号连接到模拟输入口AI1，ON/START和方向信号来自于端子块X21的DI2-DI4，DI5连接串联的慢速运行限制开关，而DI6用于机械过载和吊绳松动时的快速停车。ACS800具有先进的保护功能，系统连续监视设备的运行情况，以避免模块运行中的误操作以及电气和机械故障损坏变频器或停车。当发生报警时控制盘进入故障显示状态。故障显示指示报警的原因。报警对变频器的运行没有直接的影响。当控制盘的任意键被按下时，报警信息会消失。如果报警条件仍未消失，一分钟后将重新显示报警信息。当检测到一个故障时，控制盘进入故障显示状态。电机运行被中断。故障显示指示故障原因。如果变频器正在运行，控制盘断开连接，控制盘安装平台上的红色LED将显示故障信息。

2.2 控制部分

控制部分为网络化操作系统：采用功能强大，可靠性极高的西门子S7-300系列不同配置的双PLC双线制控制作为系统控制核心，用高品质的轴编码器等传感器检测速度位置，配分体式网络化控制的操纵台；两套PLC互为CPU冗余控制。主辅PLC之间相互通讯及监视，操作过程实现双线控制方式，对提升机运行关键的信号（如速度、容器位置、安全、减速、过卷等等）要采用多重保护，互为监视。

上位机系统：采用研祥原装工控机（P4 3.0以上，2G内存，160G硬盘，10M/100M自适应网卡，网络防火墙）系统， WINCC6.2监控软件，可以实现人机对话，方便对运行参数进行设定，实现多画面实时监控，多参量数码及运行曲线实时显示、记录；各种故障的报警及记录；各种提矿数据报表，故障信息及报表必须至少保存30天。

3 变频提升系统安全经济节能运行的实现

利用PLC和变频器的相互配合可以使提升机的正常运行满足各种提升工艺要求。通过变频器可以使提升机按照预定的速度和提升要求实现平稳地启动、运行、减速、制动、停车。在整个运行过程中，减小了电机输出转矩的突变和钢丝绳的振动。由于变频器可以设置在四象限的情况下运行，同时配有回馈单元和制动电阻，可以使提升机在制动的时候将多余的能量回馈给电网，从而达到节能的作用。再通过PLC中的程序进行配合控制，能够完善提升机的多种安全保护。同时对于全程包络线超速、过卷、减速等关键环节还具有多重独立保护，多条安全保护回路之间互相冗余。轻重故障可以设定声、光报警或预报警，从而进一步增强了提升系统的安全性能。

4 结束语

变频提升系统通过变频器使用改变电机电压的大小和频率来实现无极调速功能，控制平滑稳定，从而减少了在调速时对设备的冲击。同时，系统通过PLC的程序能够实现半自动甚至全自动控制，操作简单，维护方便，减少了由于操作工的操作不当而出现的各种问题。再者，变频器的四象限运行外加回馈和制动单元可以将制动时多余的能量回馈给电网，具有较好的节能作用。

矿井提升机电控系统是一个较为复杂的控制系统。随着变频技术的成熟和PLC的广泛应用，为了使提升机实现真正的安全、稳定、经济的运行，变频提升系统在低压系统中已经成为一种趋势，它的出现必将引领矿山提升系统走向新的时代。

参考文献：

[1] 北京ABB电气传动系统有限公司.ACC800 提升机应用程序7.2（+n652）固件手册[S].2007.