能量回馈型高性能高压变频调速系统在矿井提升机上的应用(3)

1） 启动加速段：主控台接受井下操作人员的打点命令，对变频器输出正转或反转命令，变频器按照预先设定的加速时间运行至最低频率，将运行信号反馈给主控台，此时作用于双滚筒上的抱闸系统处于抱闸状态，滚筒静止，拖动滚筒的电机处于堵转状态。主控台接收到变频器运行信号后，判断变频器输出电流，当检测电流达到电机额定电流后（双电机系统，额定电流为单电机额定电流的二倍），证明电机已经获得了足够的励磁转矩，因液压站液压阀的机械特性有时会发生微小变化，为了避免溜车现象的发生，主控台在此稍做了延时，一秒钟后主控台驱动液压站液压阀，液压阀再驱动滚筒抱闸系统，松开抱闸系统，电机堵转结束，开始旋转，通过减速机，滚筒开始运行，从而通过钢绳拖动两只箕斗上下运行。变频器接受主控台转速给定信号，逐步提高运行频率，按照预先设定的加速时间逐步提高运行频率，滚筒转速逐步提高；

2 ）匀速段：当转速给定指令提高至50赫兹，变频器运行至50赫兹时，进入匀速段，此阶段，变频器维持最大输出，滚筒运行至最高速度，拖动箕斗在最高速度下运行；

3 ）一次减速段：主控台通过立井系统的位置传感器接收箕斗运行位置信号，当到达一次减速区间的时候，主控台按照预先设定的程序减小转速给定指令数值，变频器接收到新的转速给定数值后，执行，开始降低运行频率，拖动电机及滚筒减速运行。此时因箕斗之前还处于高速运行，突然降速后，由于惯性作用，电机进入发电状态，开始向变频器注入能量，变频器则利用自身的能量回馈功能，将此部分能量通过逆变回馈至电网，同时根据预先设定的降速曲线，对电机实施反作用力，达到快速降速的目的；

4 ） 匀速爬行段：主控台通过箕斗的位置传感信号，通过预设数值，给定变频器低转速数值，变频器在此转速信号下维持低频率输出不变，箕斗低速运行，进入匀速爬行段；

5） 二次减速制动段：主控台通过箕斗的位置传感信号，判断箕斗即将进入预定停斗位置后，给变频器更低转速信号，变频器运行至最低频率，当箕斗即将到达预定位置后，主控台发出急停指令，变频器停止驱动电机，同时控制液压站，关断液压阀，从而驱动滚筒抱闸系统，经过二级制动，抱闸系统抱死，滚筒静止，箕斗停运，执行卸煤及装载流程。需要说明的是，当主控台发急停指令的时候，变频器通过自身编程延时0.5秒停止频率输出，此种技术手段是为了保证在滚筒抱闸系统已经起作用的时候，变频器仍有短时间力矩输出，防止抱闸系统抱闸瞬间变频器力矩输出为零，引起溜车现象，经现场反复运行，证明了该方案的可行性。

当然，在变频器运行的各个阶段，主控台通过轴编码器，分别监测电机、滚筒的转速，除了显示箕斗运行速度、实时深度等数值，还通过多个速度监测结果综合判断系统运行是否正常，另外，通过立井位置传感器、绳索、润滑站、液压站、电机过热保护器等系列参数，实现矿井提升机系统的上过卷、下过卷、松绳、润滑油油压过低或过高（润滑站主要是给减速机润滑）、液压站油压过高或过低、电机过载、绞车过速等一系列保护功能。

变频器的加减速时间设置很重要，其设置根本原则有两个方面，第一，尽可能利用变频器自身的快速响应功能，加减速时间尽量短，提高箕斗的运行速度，提高生产效率；第二，最大加速度不允许超过国家安标，防止安全事故，基于以上两点考虑，实际应用中，变频器从0至50赫兹的加速时间设置为12秒，从50赫兹至0赫兹的减速时间设置为9.7秒，经现场实际运行，完全满足现场运行要求。

变频器运行中，不但自身具备完善的各项保护功能，还可以利用接口电路实时将故障信息传送给主控台，实现联锁保护，最大限度地保证矿井提升机系统的安全运行。

下面是一组现场主要设备实图，今展示出来，提高感性认识。
 

能量回馈高性能高压变频器调速系统

主控台

双电机

液压站

双滚筒

五、变频器在实际中应用遇到的问题及解决办法

实际调试过程中，曾经遇到如下问题：每次主控台给变频器正转或反转指令，变频器开始启动，在抱闸系统松开之前，提升机系统减速机部分都会发生“咣、咣”两声比较大的声响，很明显，不但产生噪音，而且对减速机的机械部分也是一种损害。仔细分析问题，最后把目光定在了电机与减速机之间的联轴器上，实物图如下：

蛇形弹簧联轴器属于一种结构先进的金属弹性变刚度联轴器，它靠蛇簧嵌入两半联轴节的齿槽内来传递扭矩，主要由两个半联轴节，两个半外罩，两个密封圈及蛇形弹簧片组成。联轴器以蛇形弹簧片嵌入两个半联轴节的齿槽内，来实现主动轴与从动轴的链接。运转时，是靠主动端齿面 对蛇簧的轴向作用力带动从动端，来传递扭矩，如此在很大程度上避免了共振现象发生，且簧片在传递扭矩时所产生的弹性变量，使机械系统能获得较好的减震效果，其平均减震率达36%以上。蛇形弹簧片采用优质弹簧钢制造经过严格的加工，处理具有良好的机械性能，使联轴器的寿命比非金属弹性元件联轴器大为延长。