一、概述
焦作演馬礦副井提升機為2JK-3/20A型提升機,其電控系統采用繼電器邏輯控制的交流提升機。
提升機型號：2JK-3/20A
主電動機參數：
型號： JR158-8 額定功率：380KW
定子參數: 6000V/46.4A 轉子參數：522V/439A
滾筒直徑: 3m 轉數：736r/min
提升速度: 5.4m/s
井深： 185.4m
二、原電控系統存在的問題
1、原系統采用繼電器多，查找故障困難，維修量大。
2、原系統采用模擬調速，環節多，系統穩定性差。
3、原系統換向和調速控制部分采用空氣接觸器，調速采用轉子串電阻方式。維修困難、維護費用高，并消耗大量電能。機械噪音及電磁噪音高，嚴重污染環境。
4、原系統技術落后，產品性能差。
三、全數字變頻調速系統的方案確定
利用目前國內外先進、成熟的全數字變頻調速系統技術徹底改造老電控系統。
四、新變頻控制系統的主要技術性
新系統采用日本進口的Fx2N系列可編程控制器實現邏輯控制。
采用日本14寸彩色液晶屏顯示力圖、速度圖、提升各種壯態及各種保護顯示。
采用了JTDK-GBP變頻調速裝置組成的變頻柜。
五、新變頻電控系統的運行狀況
焦作演馬礦副井于2007年9月投入運行,從該產品的運行狀況看各種保護功能完善可靠，節能效果明顯。 使用效果很好，JTDK-GBP高壓變頻調速系統的結構由移相變壓器、功率單元和控制器組成。6KV系列有18個功率單元，每6個功率單元串聯構成一相，結構簡單維修方便,深受工程技術人員及操作工人的好評。
變頻器具有如下特點：
JTDK-GBP系列高壓變頻調速系統以高可靠性、易操作、高性能為設計目標，滿足用戶對于異步交流電動機類機械調速節能、改善生產工藝的迫切需要。本調速系統適配各種通用三相異步電動機 。JTDK-GBP系列高壓變頻調速系統采用新型IGBT功率器件，全數字化微機控制，具有以下特點：
GBP系列高壓變頻器采用交-直-交直接高壓（高-高）方式，主電路開關元件為IGBT。由于IGBT耐壓所限，無法直接逆變輸出6kV、10kV，而因開關頻率高、均壓難度大等技術難題無法完成直接串聯。GBP變頻器采用功率單元串聯，疊波升壓，充分利用常壓變頻器的成熟技術，因而具有很高的可靠性。
主隔離變壓器（以下簡稱主變壓器），強迫風冷，有使用壽命長、免維護等優點。變壓器原邊為Y型接法，直接與高壓相接。 組數量依變頻器電壓等級及結構而定，3kV系列為9個，6kV系列為18，10kV系列為27個，延邊三角形接法，為每個功率單元提供三相電源輸入。
由于為功率單元提供電源的變壓器副邊繞組間有一定的相位差，從而消除了大部分由單個功率單元所引起的諧波電流，所以GBP變頻器輸入電流的總諧波含量（THD）遠小于國家標準5%的要求，并且能保持接近1的輸入功率因數。圖2.2為6kV系列（每相六單元串聯）輸入電流實錄波形，電流峰值120A，幾近完美的正弦波。
● 輸入功率因數高，電流諧波少，無須功率因數補償/諧波抑制裝置；
● 輸安裝、設定、調試簡單；
● 高-高電壓源型變頻器，直接6KV輸入，直接6KV輸出，不需要輸出
變壓器；
● 全中文WINDOWS操作界面，彩色液晶觸摸屏；
● 可滿足電動機的四象限工作要求；
● 出階梯SPWM波形，無須輸出濾波裝置，對電纜、電機絕緣無損害
諧波少，減少軸承、葉片的機械振動；
● 功率電路模塊化設計，維護簡單；
● 高壓主回路與控制器之間為多路光纖連接，安全可靠；
● 完整的故障監測電路、精確的故障定位和報警保護；
● 自帶冷卻風機；
● 可靈活選擇現場控制/遠程控制；
● 可接受和輸出4~20mA/4~20mA工業標準信號；
● 內置PID調節器；
完整的通用變頻器參數設定功能
新老電控系統比較：
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老系統 |
新系統 |
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技術先進性 |
落后 |
先進 |
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噪聲 |
強 |
弱 |
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震動 |
大 |
無 |
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維護量 |
大 |
很小 |
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性能 |
良 |
優 |
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穩定性 |
差 |
很好 |
六、節電情況
傳統的繞線轉子電動機串電阻調速系統，是通過改變電機的電動功率和轉子的轉差功率分配來調節速度，除負力下放外電機消耗的總功率不變；而變頻調速方式時，通過調節電機的拖動速度來調節電機功率。
節電效果示意圖如圖所示，負力提升時，四象限變頻調速系統全程不消耗電能，電機發生功率全部返回到電網上，此種提升方式節能效果最好；在加速段，傳統串電阻調速電機將消耗1.5倍左右的額定功率方能正常拖動，而變頻調速系統在加速段的輸出功率即為調速功率部分，此段節能效果較好。正力提升時，減速段、爬行段的節能效果和加速段基本一致。
經過一年多的運行證明，四象限變頻調速與傳統的調速相比，節電率在30%左右，大大節省了礦山對電能的消耗，在降低了生產成本的同時，也提高了礦井的生產率。
系統硬件配置圖：
七 、結論
焦作演馬礦副井運行試驗表明：該產品將國際上成熟的工業控制計算機--可編程控制器和國內成熟的高壓變頻應用在絞車電控上，設計思想先進，使用方便，維護量小，保護性能完善可靠，節能增產效果好，深受該礦工程技術人員及操作工人的好評，具有廣泛的推廣價值。