变频技术在主风机上的应用

　　矿井提升机主电机的冷却至关重要，如果主电机冷却系统设计不当，将会对提升机主电机造成非常大的危害。传统的风量调节大都采用风门调节的方式，这种方式在实际使用中存在不足，给提升机的运行带来了安全隐患，同时也与提升机的全数字控制系统越来越不适应。i问题的提出鲍店煤矿副井的2部提升机于2004年引进西门子技术进行了电控系统的改造，其主控系统为西门子S7―400系统，驱动系统采用晶闸管整流，运行以来取得了非常好的效果。其主电机的冷却采用的是离心式风机，利用调节风门开度的大小来调节冷却风量的大小，但是经过了一段时间的运行发现其存在以下的缺点：⑴启动电流大主风机启动时，如果风门的开度在15以上，风机相当于带载启动，启动电流在600A（电压380V）以上，对电动机会产生较大的冲击。曾经出现过开启主风机时忘记关闭调节风门，导致启动电流过大，电动机烧毁事故的发生。但主风机位于车房的底层，调节起来不是很方便。

　　风机效率非常低风机负载转矩与转速的2次方成正比，轴功率与转速的3次方成正比。在风门控制风量的系统中，风机的转速是不变的，所以其电效率非常低，根据风机实际运行情况来看，60~70的电能都消耗在调节风门及管网压降上，造成电能资源的浪费。

　　风量不能自动调节根据季节的不同，主电机需要的冷却风量不同。如果一直把风门开得很大，其噪音很大，对提升机司机的健康不利。因此需要根据温度的变化，由人工来调节风门的开度，不能实现自动化调节。

　　2方案选择现在变频技术己经非常成熟，从开始的V/F控制，到矢量控制，一直到现在的直接转矩控制。变频器产品己经系列化，性能非常可靠，在许多领域得到了广泛的应用。经过论证，决定去掉调节风门，由变频器驱动主风机电动机，通过调节电动机的转速来调节冷却风量。并将风机变频器的控制信号引入提升机的控制系统中，实现风机状态的实时监控以及风量的自动调节。结合提升系统的实际情况，选用西门子MicmMaster440变频器，其控制方式为矢量控制，性能可靠稳定。

　　系统的接线如、所示。其中为带有过流及热保护功能的空气开关，K，为接触器，Q2为刀闸开关，K2为继电器，S，为普通开关。

　　动力系统接线系统的功能风机的启动不再是全压启动，而是在变频器中设定了电动机启动曲线，电动机将按照设定的曲线进行启动，启动电流由原来的600A以上，降到了200A以下，大幅度地减少了启动电流对电动机的冲击。

　　变频器正常时的启动顺序变频器正常时，要断开Q2，然后合空气开关Qw合手动开关S，这时变频器上电。绞车根据司机的命令发出“变频器启动”命令，1吸合，变频器开始启动。启动完毕后，变频器“启动完毕”反馈信号接点闭合，风机正常启动完毕。在PLC程序中，对反馈命令设置了一个6s的延时，即如果PLC发出“变频器启动”命令6s以后，未得到变频器“启动完毕”

　　反馈信号，则会发出风机故障的信号，并闭锁绞车，这时有可能是K2故障或变频器产生故障。

　　变频器发生故障情况下的风机启动当变频器发生故障不能正常运行时，这时风机的控制方式恢复到原来方式，启动顺序如下：首先要把风门的开度调节到15以下，合刀闸Q2，然后合空气开关Qi，后合开关Si，这时电动机全压启动。Si的设置就是为了在变频器损坏时，能够使风机正常启动。同时刀闸Q2所带的辅助点信号输入到PLC，PLC检测到这个信号，就会屏蔽检测变频器“启动完毕”信号，仅仅检测Ki的辅助接点。

　　在主电机的定子和转子中厂家预埋了N00测温电阻。利用S7400PLC的模拟量输入模块，可以很容易检测到电动机实际温度，利用变频器的外部频率跟定功能，就可以实现频率随检测到的电动机实际温度自动调节，实现方法如下：把PLC中1个模拟量输出接点与变频器的外部频率给定接点连接，并把变频器的频率给定信号设置为4流信号，同时把连接的PLC模拟量输出接点输出信号也设置为4 ~20mA信号。根据鲍店煤矿主电机的绝缘为B级绝缘在PLC程序中设置当温度高于100C时，PLC模拟量输出接点输出18mA信号，即风机以88的速度运行；当主电机温度低于20°C时，PLC模拟量输出接点输出6mA信号，即风机以12的速度运行，在20~100C风机电动机的速度（以％表示）分成5个段，如所示。

　　速度图速度没有设置成随主电机温度成比例的变化，主要原因是主电机温度随时在变化，如果不分段，则风机电动机的转速时刻在变化，对电动机的安全运行不利，所以把风机运行速度按照温度范围分成段。

　　（5）保护功能①风机的状态监控首先接触器Ki的吸合状态要传入到PLC，同时变频器的启动反馈信号也要传入到PLC，这2个信号正常，系统才认为通风系统正常。

　　在变频器损坏的情况下，系统就只是检测R的状态。

　　绞车如果在提升过程中检测到了风机故障，在温度不超过115C时，允许本次提升完成，然后闭锁绞车直到故障处理完毕。

　　②提升机主电机温度保护设置当主电机温度超过115C时，控制系统就会产生电气制动，防止提升机主电机超温产生其他的事故。

　　4运行效果从投入运行以来，效果十分明显，主要有以下特点：彻底解决了风机启动电流大的问题，解除了启动电流对电动机的冲击；强了系统的安全性，有效地控制了提升机主电机温度的变化；基本是免维护运行，降低了工人的劳动强度；降低了主风机运行时产生的噪音，减少了噪音对工人的危害。