變頻器在卷揚機中運用

1 引言
卷揚提升機是用來把爐料運送到高爐爐頂給高爐加料或礦山斜井運送礦料的重要設備，我國的中小高爐基本上都是采用料車卷揚機作為標準上料設備。滿足下列要求：有足夠的運送能力，既上料速度能滿足高爐生產的要求；運行可靠，耐用，保證高爐連續生產；能夠實現上料自動化；結構簡單，維護方便。
卷揚提升機的工作特點是：啟動速度慢，轉矩大，加速平滑，停車平穩、準確。傳統的調速方法是：采用繞線轉子異步電動機，通過集電環和碳刷在轉子回路中串入若干段電阻，由接觸器控制接入電阻的多少來控制轉速。
但存在以下缺點：
（1）串聯電阻調速，其調速變化呈跳躍狀，使得減速機齒輪、天輪、中輪、料車與斜橋導軌之間，在加減速運行階段均受到沖擊力的作用，設備易損壞，鋼絲繩易疲勞，導致維修量大，檢修費用增加。
（2）串聯電阻調速范圍小，使得料車速度呈突變，減速后停車時仍有較高轉速，對制動器和限位開關的調整精度要求高，且容易發生越位及掉道事故而影響生產。
（3）串聯電阻調速，使得料車起動及減速時，大部分電能消耗在電阻器上；當電動機在電壓下降時，力矩下降，轉差率增大，嚴重時，料車無法啟動，易于產生事故。
（4） 能耗高，低速機械特性軟。因為轉速的降低是通過轉子外接電阻消耗能量來實現的，并且轉速越低，機械特性越軟，消耗在電阻中能量比例越大，極不經濟，電網電壓的高低對速度影響很大。
隨著變頻器技術的飛速發展。各生產廠家推出了特殊工況的專用變頻器，采用專用變頻器改造系統，可以解決以上問題。
2 改造實例
遼寧省大石橋華信化工有限公司斜井提升機現場改造實例如下：
（1） 原系統參數
斜井提升機原使用牽引電機是繞線式交流異步電動機，型號為JR92-6（6極75kW），該電機采用工頻供電，調速方法為采用通過集電環和碳刷在轉子回路中串入若干段電阻，由接觸器控制接入電阻的多少來控制轉速，凸輪控制器，接觸器互鎖控制。
（2） 變頻改造方案
保留原凸輪控制器，減速器和抱閘系統，取消原控制柜和繼電器，采用變頻器普傳PI8000 T系列專用變頻器8K093T3（93kW）。該產品是普傳科技推出的提升機專用變頻器，32位DSP 控制，內置制動單元，保護功能齊全。（改造框圖見圖1）
（3） 制動方式
通過變頻調速系統對卷揚下降時電機制動再生的電能采取變頻器內置的制動回路外接制動電阻變為熱能消耗。為防止提升或下降時因礦山軌道的可能產生的有時脫軌停車，必須采取液壓制動器和手動制動器進行機械制動。
為防止溜車的控制，由外部加裝的直流制動給電機加直流電源，將電機瞬時減速至啟動液壓制動器的抱閘動作防止溜車。
（4） 變頻器調試參數列于附表
附表 PI8000 93kW變頻器參數
3 改造后的效果
從改造后運行來看，效果非常明顯：
（1） 系統采用5段速度控制，啟動沖擊小，可以緩啟緩停，減少了電機啟動時對變速齒輪的沖擊，卷揚提升機的啟動、制動、加速、減速等過程更加平穩快速，減少負載的波動；操作靈活易掌握。
（2） 由于電動機啟動電流限制得較小，頻繁啟動和停止時電動機熱耗減少、壽命延長；液壓制動器和手動制動器在低速時操作，其減少閘皮的磨損延長使用壽命，保養時間和費用都得以減少。卷揚機鋼絲繩的使用壽命也明顯延長。
（3） 停車位置準確，重車、空車停車位置基本一致。自2004年8月至今運行，沒有發生料車落道事故。
（4） 由于去掉了外接啟動電阻，因而提高了系統的用電效率，經測算節電率達25％以上，年節電約6萬千瓦時。

4 使用變頻器應注意的問題為了保證提升機能夠安全可靠的運行，防止變頻器跳故障時，礦車下滑“溜車”，需要增加一套安全保障系統。在變頻器的外部，增加了一套直流制動加液壓抱閘的制動系統，一旦變頻器跳故障，由變頻器發出故障信號，控制直流制動電路，給電機定子繞組施加低壓直流電流，減緩“溜車”速度，同時液壓抱閘抱住卷揚機主動輪。故障解除后，可恢復正常運行狀態。
5 結束語
實踐證明，卷揚提升機采用普傳科技開發的專用變頻器的調速控制方案是具有簡單、可靠性高、節能、高效，保護功能齊全功能（過電流，過電壓，欠電壓，接地，過熱，短路），便于自動控制的最佳方案，完全可以替代傳統的控制模式，具有非常高的推廣價值。