我國目前絕大多數(shù)礦井提升機調(diào)速都是采用繞線型異步電動機轉(zhuǎn)子串電阻的交流調(diào)速系統(tǒng)（以TKD-A為代表），而作為礦山生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備的礦井提升機大多數(shù)都是20世紀(jì)60年代到70年代的產(chǎn)品，基本都存在以下問題：啟動電流及切換電流沖擊大，系統(tǒng)功率因數(shù)低，工作穩(wěn)定性和可靠性差，易引起電氣及機械沖擊；控制線路復(fù)雜，設(shè)備運行不平穩(wěn)，缺乏故障診斷功能，排查故障困難；轉(zhuǎn)子回路串接金屬電阻，消耗電能造成能源浪費，且發(fā)熱嚴(yán)重致使工作環(huán)境惡化；電機滑環(huán)接觸不良，易引起設(shè)備故障，維護工作量及費用高；另外該系統(tǒng)的電氣控制部分均采用板式結(jié)構(gòu)，體積大、運行噪聲高，且所有接線端柱暴露在外，極大的危害了運行安全，因此，對該類型電控調(diào)速系統(tǒng)進行改造升級是非常必要的。CnP設(shè)備管理大視野
一、技術(shù)比較
a、交流調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方式
交流電機是用于實現(xiàn)機械能和交流電能相互轉(zhuǎn)換的機械。由于交流電力系統(tǒng)的巨大發(fā)展，交流電機已成為最常用的電機。交流電機與直流電機相比，由于沒有換向器（見直流電機的換向），因此結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，比較牢固，容易做成高轉(zhuǎn)速、高電壓、大電流、大容量的電機。交流電機功率的覆蓋范圍很大，從幾瓦到幾十萬千瓦、甚至上百萬千瓦。但交流單機、雙機拖動的提升系統(tǒng)以前采用繞線電機轉(zhuǎn)子串電阻的調(diào)速方式，現(xiàn)已基本淘汰完，此調(diào)速方式存在的問題如下：
（1） 提升機在減速和爬行階段的速度控制性能差，經(jīng)常造成停車位置不準(zhǔn)；
（2） 提升機頻繁的起動、調(diào)速和制動，在轉(zhuǎn)子外電路所串電阻上產(chǎn)生相當(dāng)大的功耗；
（3） 電阻分級切換，實現(xiàn)有級調(diào)速，設(shè)備運行不平穩(wěn)，引起電氣及機械沖擊；
（4） 再生發(fā)電時，機械能回饋電網(wǎng)，造成電網(wǎng)功率因數(shù)低。尤其在供電饋線較長的應(yīng)用場合，會加大變壓器、供電線路等方面的投資；
（5） 低速時機械特性較軟，靜差率較大；
（6） 起動過程和調(diào)速換擋過程中電流沖擊大，制動不安全不可靠，對再生能量處理不力，斜井提升機運行中調(diào)速不連續(xù)，容易掉道，故障率高；
（7） 中高速運行震動大，安全性較差；
（8）接觸器頻繁投切，電弧燒傷觸點，影響接觸器的壽命，設(shè)備維修成本較高；
（9） 繞線電動機滑環(huán)存在的接觸不良問題，容易引起設(shè)備型事故；
（10）設(shè)備體積大，發(fā)熱嚴(yán)重使工作環(huán)境惡化（甚至使環(huán)境溫度高達60℃以上）；
（11）設(shè)備維護工作量大、維護費用高，故障率高。礦用生產(chǎn)是24h連續(xù)作業(yè)，即使短時間的停機維修也會給生產(chǎn)帶來很大損失。
b、重載變頻調(diào)速方案
變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，高壓大功率變頻調(diào)速裝置不斷地成熟起來，原來一直難于解決的高壓問題，近年來通過器件串聯(lián)或單元串聯(lián)得到了很好的解決。高壓大功率變頻調(diào)速裝置被廣泛地應(yīng)用于大型礦泉水應(yīng)用生產(chǎn)廠、石油化工、市政供水、冶金鋼鐵、電力能源等行業(yè)的各種風(fēng)機、水泵、壓縮機、軋鋼機等。
為克服傳統(tǒng)交流繞線式電機串電阻調(diào)速系統(tǒng)的缺點，采用高壓變頻調(diào)速技術(shù)改造提升機。
改造方案：根據(jù)現(xiàn)場工況，將老電控及電阻調(diào)速裝置全部拆除，更換新的電控系統(tǒng)，增加一套高壓變頻器。變頻器與PLC電控硬連接方案
變頻器和PLC電控采用硬連接：電控把開關(guān)量正向起停、反向起停、緊急停機、模擬量頻率給定送給變頻器，可以控制變頻器運行；變頻器把開關(guān)量運行、故障、就緒、模擬量輸出電流、輸出頻率給電控系統(tǒng)，即可以正常工作。配合如下圖所示。
二、變頻器全面提升系統(tǒng)性能
（1）提升機系統(tǒng)安全得以提高，操縱更加容易系統(tǒng)能自動高精度地按設(shè)計的提升速度圖控制提升速度，極大地降低了提升機的操縱難度；減速時電力制動自動減速，提升機司機無需再用施閘手段控制提升機減速，避免了超速、過卷的發(fā)生，杜絕了人工操作失誤。
（2）提升系統(tǒng)電能消耗明顯下降每年可節(jié)約電能消耗約20%一50%.變頻調(diào)速時轉(zhuǎn)子電阻被短接，加、減速階段消耗在電阻上的大量電能被節(jié)約。
（3）功率因數(shù)顯著增加功率因數(shù)將從轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速的0.8左右提高到0.96以上，大大提高了設(shè)備對電網(wǎng)容量資源的利用率，減少了因無功電流引起的線路損耗。
（4）生產(chǎn)效率進一步提高能可靠的按系統(tǒng)設(shè)計的最短時間加、減速，顯著縮短了一次提升時間，提高了生產(chǎn)效率。徹底解決了傳統(tǒng)系統(tǒng)中用制動閘施閘或電機斷電自然減速來操控低速運行時速度波動大、難于控制又不安全的難題。
（5）電機發(fā)熱大幅減輕與轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速相比電機定子溫度平均下降了10℃左右，轉(zhuǎn)子溫度平均下降了20℃左右，使電機運行的故障率大幅度減少。
（6）系統(tǒng)維修量大幅度減少由于實現(xiàn)了提升全過程的電力牽引與電力制動，機械閘只有在停車和安全回路保護動作時才起作用，因此閘瓦的磨耗大幅度減少。由于變頻運行機械特性很硬，不易發(fā)生鋼繩打滑，這將明顯減少鋼繩和鋼繩襯墊磨損。由于電壓和頻率均連續(xù)可調(diào)，電動機的起動電流可得到有效控制，轉(zhuǎn)矩沖擊不再存在，明顯地減少轉(zhuǎn)子電阻有級變速出現(xiàn)的齒輪箱和鋼絲繩等設(shè)備的機械故障，減少了設(shè)備的維修量和維修費用。
三、改造提升性能的目標(biāo)
（1）提高主井提升機的效率，實現(xiàn)節(jié)電的目的技術(shù)改造完成后，將現(xiàn)有的轉(zhuǎn)子串電阻的轉(zhuǎn)差功率消型調(diào)速方式改為變頻變壓的轉(zhuǎn)差功率不變型調(diào)速方式。在正常工況下，現(xiàn)有的大功率調(diào)速電阻群將不再使用，實現(xiàn)節(jié)電的目的。
（2）提高系統(tǒng)的運用可靠性、安全性技術(shù)改造完成后，由于在正常工況下不再使用大功率調(diào)速電阻群，切換電阻用的接觸器將不再工作，較大幅度地減少電氣和機械故障對生產(chǎn)的影響。
由于電壓和頻率均連續(xù)可調(diào)，電動機的起動電流可得到有效控制，轉(zhuǎn)矩沖擊將不再存在，這將明顯地減少當(dāng)前的有級調(diào)速系統(tǒng)容易出現(xiàn)的齒輪箱和鋼絲繩等設(shè)備的機械故障。
（3）提升系統(tǒng)改造后單次提升循環(huán)時間小于現(xiàn)有單次提升循環(huán)時間。
（4）重斗上行時，電機的電磁轉(zhuǎn)矩必須克服負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩，起動時還要克服一定的靜摩擦力矩，電機處于電動工作狀態(tài)，且工作于第一象限。在重斗減速時，雖然重車在斜井面上有一向下的分力，但重車的減速時間較短，電機仍會處于再生狀態(tài)，工作于第二象限。當(dāng)另一列重車上行時，電機處于反向電動狀態(tài)，工作在第三象限和第四象限。用能耗制動方式將消耗重力勢能；用回饋制動方式，可節(jié)省這部分電能。在用變頻器驅(qū)動時需將原轉(zhuǎn)子串電阻部分全部短接。提升機在運行過程中，井下和井口必須用信號進行聯(lián)絡(luò)，信號未經(jīng)確認(rèn)，提升機不能運行。為安全性考慮，液壓機械制動需要保留，并在運行過程中實現(xiàn)液壓機械制動和變頻器的制動無縫結(jié)合。同時，還使用高精度測速編碼器（每轉(zhuǎn)1000脈沖）進行運行時機斗的位置及速度精準(zhǔn)閉環(huán)反饋，保障運行安全。提升機傳統(tǒng)的操作方式為，操作工人坐在煤礦井口操作臺前，手握操縱桿控制電機正、反轉(zhuǎn)多檔調(diào)速。
5 總結(jié)
變頻調(diào)速無疑是提升機調(diào)速首選方式。通過變頻技術(shù)改造后，提升機絕大部分時間都處在電動狀態(tài)，調(diào)速平穩(wěn)，高效安全，同時經(jīng)測算節(jié)能可達到30%以上。
