HIVERT同步矢量控制高压变频技术在矿井主提升系统中的应用

内容摘要：本文介绍了HIVERT同步矢量控制高压变频技术在煤矿主提升机中的应用技术。在新庄煤矿实际应用表明，改造后的主提升机变频调速装置达到了节能降耗的效果，提高了设备安全可靠运转，进一步夯实了安全生产的基础。

关键词：同步矢量控制 变频调速 主提升机

一、引言

煤矿的大型动力固定设备抽、压、排、提(煤矿四大件)：主井提升系统(或主运输皮带机)、主通风机、压风机及主排水系统等高压大功率用电设备。因此，电机的节能经济运行应从高压大功率设备的变频改造着手进行。尤其煤矿的主提升机每天约2O多小时连续运行，是煤矿生产中的主要耗能设备之一，对其进行新工艺、新技术的改造对于其节能经济、安全运行尤为必要。

二、新庄煤矿主井提升系统基本情况

新庄煤矿为立井，提升高度408米，改造前的调速方式为转子串电阻调速，采用晶闸管开端控制电阻的20级投切，加、减速时间长达20多秒;减速爬行至停车时间长达15秒之多，且加速时电机电流持续接近100A耗能严重。且起动时电机的冲击电流大火超过电机额定电流。因此，对该主井提升机进行了变频改造。

(一) 改造前主提升机基本参数

主立井提升系统是双钩12.5吨箕斗,2JK-4/14.14单绳双滚筒缠绕式提升机，其调速系统是交流2×800kw/6kV双机驱动的绕线式电机串电阻凋速系统。

1、改造后主提升机系统相关技术参数

滚筒直径：4000mm

滚筒宽度 2100mm

提升机允许最大静张力：220kN

提升机允许最大静张力差：160kN

提升机与电动机连接方式：联轴器联接

低速交流变频调速同步电动机

l额定功率： 1400kW

l额定电压： 6kV

l额定转速： 36r/min

l励磁方式 他励

l工 作 制： S9

l绝缘等级： F级

l防护等级： IP44

l冷却形式： IC37 电动机冷却采用下进、出风口

合康变频变频器：HIVERT-TVF06/173，容量为1800kVA。

三、系统改造的必要性

(一)改造前串电阻调速方式存住的不足

1.转子回路串接电阻，消耗电能造成巨大的能源浪费;

2.电阻只能分级切换，实现的是有级调速，设备运行不平稳易引起电气及机械冲击;对电机轴承、钢丝绳、减速器齿轮等造成巨大冲击;

3.低速转矩小，转差功率大，启动电流和换档电流冲击大;

4.线绕电机转于因为工作温度高容易开焊，滑环存在接触不良问题，容易引起设备故障;

5.设备维护工作量大、维护费用高;

6.2台电机分别串接三相转子电阻体积庞大，发热严重使工作环境恶化，夏季使环境温度高达600C以上，导致工作环境恶劣;

7.电机的功率因数低，无功损耗较大。

(二)改造选用HIVERT数字式同步矢量控制高压变频技术达到的效果

1.将高压变频器应用到交流提升系统上之后，再生制动，能量回馈到电网，节约能量，一般在10%～30%左右，网侧功率因数0.95以上所以节能方面大大加强，经济性能显著;

2.安全性方面，由于高压变频器本身采用的也是微型电脑控制结构，其开发的人机对话通讯方式，可以随时把电机的运行工况数据传给主控PLC，并且发生故障时可以将故障的种类和情况直接传给主PLC，这样主PLC会及时对目前的情况进行判断，适时做出反应，并将有关所有情况反映到上位监控计算机上，便于维修人员进行分析，因此大大提高了电控系统的安全性;

3.启动转矩大，爬行区有劲儿，加减速快速平稳，全速运行时速度保持度好。启动和加减速阶段基本不存在机械冲击，极大的延长了设备的使用寿命;

4.闸瓦磨损小，输入输出谐波含量极低，对电网无污染，对周边设备无干扰，维护量小;

5.实现了软启动、软停车，实现无级调速，减少了机械冲击，使运行更加平稳可靠;

6.起动及加、减速时冲击电流很小，减轻了对电网的冲击，简化了操作、降低了工人的劳动强度。

7.运行速度曲线成S形，使加减速平滑、无撞击感。