变频器在卷扬机中运用

1 引言
卷扬提升机是用来把炉料运送到高炉炉顶给高炉加料或矿山斜井运送矿料的重要设备，我国的中小高炉基本上都是采用料车卷扬机作为标准上料设备。满足下列要求：有足够的运送能力，既上料速度能满足高炉生产的要求；运行可靠，耐用，保证高炉连续生产；能够实现上料自动化；结构简单，维护方便。
卷扬提升机的工作特点是：启动速度慢，转矩大，加速平滑，停车平稳、准确。传统的调速方法是：采用绕线转子异步电动机，通过集电环和碳刷在转子回路中串入若干段电阻，由接触器控制接入电阻的多少来控制转速。
但存在以下缺点：
（1）串联电阻调速，其调速变化呈跳跃状，使得减速机齿轮、天轮、中轮、料车与斜桥导轨之间，在加减速运行阶段均受到冲击力的作用，设备易损坏，钢丝绳易疲劳，导致维修量大，检修费用增加。
（2）串联电阻调速范围小，使得料车速度呈突变，减速后停车时仍有较高转速，对制动器和限位开关的调整精度要求高，且容易发生越位及掉道事故而影响生产。
（3）串联电阻调速，使得料车起动及减速时，大部分电能消耗在电阻器上；当电动机在电压下降时，力矩下降，转差率增大，严重时，料车无法启动，易于产生事故。
（4） 能耗高，低速机械特性软。因为转速的降低是通过转子外接电阻消耗能量来实现的，并且转速越低，机械特性越软，消耗在电阻中能量比例越大，极不经济，电网电压的高低对速度影响很大。
随着变频器技术的飞速发展。各生产厂家推出了特殊工况的专用变频器，采用专用变频器改造系统，可以解决以上问题。
2 改造实例
辽宁省大石桥华信化工有限公司斜井提升机现场改造实例如下：
（1） 原系统参数
斜井提升机原使用牵引电机是绕线式交流异步电动机，型号为JR92-6（6极75kW），该电机采用工频供电，调速方法为采用通过集电环和碳刷在转子回路中串入若干段电阻，由接触器控制接入电阻的多少来控制转速，凸轮控制器，接触器互锁控制。
（2） 变频改造方案
保留原凸轮控制器，减速器和抱闸系统，取消原控制柜和继电器，采用变频器普传PI8000 T系列专用变频器8K093T3（93kW）。该产品是普传科技推出的提升机专用变频器，32位DSP 控制，内置制动单元，保护功能齐全。（改造框图见图1）
（3） 制动方式
通过变频调速系统对卷扬下降时电机制动再生的电能采取变频器内置的制动回路外接制动电阻变为热能消耗。为防止提升或下降时因矿山轨道的可能产生的有时脱轨停车，必须采取液压制动器和手动制动器进行机械制动。
为防止溜车的控制，由外部加装的直流制动给电机加直流电源，将电机瞬时减速至启动液压制动器的抱闸动作防止溜车。
（4） 变频器调试参数列于附表
附表 PI8000 93kW变频器参数
3 改造后的效果
从改造后运行来看，效果非常明显：
（1） 系统采用5段速度控制，启动冲击小，可以缓启缓停，减少了电机启动时对变速齿轮的冲击，卷扬提升机的启动、制动、加速、减速等过程更加平稳快速，减少负载的波动；操作灵活易掌握。
（2） 由于电动机启动电流限制得较小，频繁启动和停止时电动机热耗减少、寿命延长；液压制动器和手动制动器在低速时操作，其减少闸皮的磨损延长使用寿命，保养时间和费用都得以减少。卷扬机钢丝绳的使用寿命也明显延长。
（3） 停车位置准确，重车、空车停车位置基本一致。自2004年8月至今运行，没有发生料车落道事故。
（4） 由于去掉了外接启动电阻，因而提高了系统的用电效率，经测算节电率达25％以上，年节电约6万千瓦时。

4 使用变频器应注意的问题为了保证提升机能够安全可靠的运行，防止变频器跳故障时，矿车下滑“溜车”，需要增加一套安全保障系统。在变频器的外部，增加了一套直流制动加液压抱闸的制动系统，一旦变频器跳故障，由变频器发出故障信号，控制直流制动电路，给电机定子绕组施加低压直流电流，减缓“溜车”速度，同时液压抱闸抱住卷扬机主动轮。故障解除后，可恢复正常运行状态。
5 结束语
实践证明，卷扬提升机采用普传科技开发的专用变频器的调速控制方案是具有简单、可靠性高、节能、高效，保护功能齐全功能（过电流，过电压，欠电压，接地，过热，短路），便于自动控制的最佳方案，完全可以替代传统的控制模式，具有非常高的推广价值。