动机。矿井提升机是沿井筒提升煤炭升降人员和设备下放材料的大型机械设备。它是矿山井下生产系统和地面工业广场相连接的枢纽，是矿山运输的咽喉，因此，矿井提升机在矿井生产的全过程中占据着极其重要的地位，其安全可靠性尤为突出。在矿井生产过程中，如果提升设备出了故障，必然造成停产事故。轻者，影响煤炭产量重者，则会危及人身安全。此外，矿井提升机作为个大型的机械电气设备，其成本和耗电量比较高，所以，在新矿井的设计和老矿井的改建中，确定合理的提升系统时，必须经过多方面的技术经济比较，结合矿井的具体条件，保证提升设备在选型和运转两个方面都是合理的，即要求矿井提升设备具有良好的经济性。对矿井提升设备的要求中国幅员辽阔，矿产丰富，煤炭产量已跃居世界前列，其中近是以井下开采方式开采，需要通过提升设备提到地面以实现其使用价值。作为生产的基本环节，提升设备的合理结构及设计，安全经济运行和科学管理维护，直接关系到矿井生产能力及技术经济指标。根据矿井提升设备的功能特点，对矿井提升设备的要求是安全性。提升设备的安全运行，不仅直接影响整个矿井生产，而且涉及人身安全。随着工业进步以及对人的价值的更加重视，矿井提升设备的高度可靠性已成为提升设备设计思想的重要内容。突出安全性的另重要原因是提升运输事故率在煤矿电事故中占有不可忽视的比例，其中恶性事故也时有发生，因此提高设备的安全性，增加监测控设备以及后备保护等措施，是具有实际意义的。对矿井提升设备的高安全性要求还体现在提升设备及系统的设计，除应符合般设计规程及规范外,还要满足煤矿安全规程的具体要求。提高设备的安全性，不应单纯理解为加大安全系数，应从实际情况出发进行系统分析，例如受力包括动态分析，可靠性分析，失效分析等，从中找出问题，并采取相应措施。可靠性。可靠性是指提升设备在规定条件下，在规定的服务期限内完成规定的提升任务而不发生故障及失效的能力。提升运输是矿井生产的主要环节，提升设备的任何故障性失效，都会引起全矿生产的下降以及安全问题，造成巨大损失。在提升系统及设备设计中引入可靠性分析，在结构设计强度分析和寿命估算中应用可靠性理论，采用零部件早期故障诊断和监测技术等，会有效地提高设备的可靠度，即可靠性的概率度量。经济性。矿井提升设备是大型设备，耗电较多，提升设备的投资运营费用效率等对矿井生产技术经济指标的影响是不言而喻的。煤矿提升机的工作过程煤矿提升机的工作过程矿井提升设备的主要组成部分是提升容器提升钢丝绳提升机包括机械及拖动控制系统井架或井塔及装卸载设备等。图是由这些设备构成的主井箕斗提升系统示意图。图单绳缠绕式提升机箕斗提升系统提升机天轮井架箕斗卸载曲轴煤仓钢丝绳翻笼煤仓给煤机装载设备井下生产的煤炭通过井下运输系统运到井底翻笼硐室，把煤卸入井口煤仓内，再由装载设备装入位于井底的箕斗，同时位于井口的另个箕斗，把煤卸入开口煤仓，上下两箕斗分别通过连接装置与两根钢丝绳相连接，绕过井架天轮后，以相反方向缠于提升机卷筒上，当提升机运转时，钢丝绳往返提升重箕斗和下放空箕斗，完成提升煤炭任务。煤矿提升机的拖动与控制过程图为交流拖动，双箕斗提升系统常采用的速度图。它表达了提升容器在个提升循环内的运动规律及运动学参数，该速度图包括六个阶段，故称为六阶段速度图。图六阶段速度示意图初加速阶段。提升循环刚刚开始，并下箕斗由装载，井口箕斗尚在卸载曲轨内运行，为了减少容器通过卸载曲轨时对井架的冲击，限制容器加速度及在卸载曲轨内的运动速度不得太大,般限制速度在以下。主加速阶段。箕斗已离开卸载曲轨，容器以较大的等加速度运行，直至达到最大提升速度。对于箕斗提升不大于。等速阶段。容器以最大速度运行。应接近经济速度。减速阶段。重载箕斗已接近井口，空箕斗接近装载点，容器以减速度运行。爬行阶段。重载箕斗进入卸载曲轨，为减少冲击和便于准确停车，容器以的低速爬行。爬行距离。停车休止时间。容器达运行终点，提升机施闸停车，井底箕斗卸载。采用等加速的速度图形，在速度的转折点会产生力的冲击并造成电网尖峰负荷，这种速度图形不适于采用晶闸管供电直流拖动的大型摩擦提升机。这是因为晶闸管供电的自动调节系统动态响应快，转矩的突变将立即通过晶闸管变流装置传至电网，引起对电网的冲击。对容量较小的电网这是难以承受的，其次是摩擦提升防滑要求减少力的冲击和突变，以避免钢丝绳振动所引起的滑绳。为了减少电网的尖峰负荷，或使加速度不是由最大值瞬间变为零值，可采用抛物速度图，或在定范围内给予个变加速度值，使加速度逐渐地变化，速度平稳止升为最大速度。若在加速阶段加速度以直线衰减时，该段速度图形就成为抛物线速度图。这时的冲击矩和尖峰负荷都相应降低。第二章变频器及其工作高压变频器简介平煤集团的煤矿提升机的电动机为高压电动机。矿井提升机是沿井筒提升煤炭源逆变回馈时，会产生晶闸管电路特有的谐波干扰，其危害与输入电路谐波干扰类似。由于使用了回馈变压器，即使不采用专门措施，谐波也会受到定程度的抑制。脉宽调制时，会产生高频载波干扰，机制与输出电路载波干扰致，但由于其直接连接在局部电网上，能够通过有线途径将干扰引入局部电网，危害更大些。电网对于变频器的干扰外部对于变频调速系统的影响，主要来自同局部电网中，晶闸管整流设备工作时以及补偿电容器投入切除时的电压畸变干扰。电压畸变干扰的危害，主要是会在整流器和电容器中产生尖峰电流，可能损坏整流器和电容器。此外，电压畸变干扰也可能影响系统控制电路的正常工作。对于控制电源取自交流侧的变频器，电压畸变还会影响到变频器内部控制部分的正常工作，严重时可能损坏控制部分，如造成变频器内部程序存储器被部分改写等。许多通用变频器的控制电源取自直流侧，由于滤波电容的作用，对于电压型干扰不敏感。输入侧各相电流瞬时值与各相电压和直流电压的差值有关，各相电压不平衡时，电流瞬时值会相差很大，若不平衡程度超过，各相电流最大瞬时值之差可能超过倍，电压偏高的相整流器件负担非常重，这是电网电压三相不平衡对于变频器的干扰作用。电抗器的作用及选择在变频器输入侧装设电抗器，是种多功能抗干扰措施。在输入侧加设交流或者直流电抗器，利用电抗器压制电流变化率的特性，使输入电流由断续变成连续，抑制输入侧谐波干扰，也抑制外部对变频器的电压畸变干扰，同时，也有抑制输入电路冲击干扰的作用。无电抗器时交流侧和直流侧电流都是断续的，有交流电抗器时，交流侧电流连续了，直流侧电流则由交流侧三相电流合成，也是连续的。电流连续后，实际电流与正弦曲线的偏差变小，也即谐波变小，谐波干扰被抑制了。大电感时电流波形更接近正弦曲线些，抑制谐波的效果更好。直流电抗器作用机制与交流电抗器略有不同，它的作用是直接使直流电流连续，交流侧各相电流则由三相电位关系自然确定。由于二极管反电位时会截止，因此，交流侧各相每导通电角度，就会截止电角度，任时刻只有两相导通形成回路。也就是说，装设直流电抗器时，交流侧相电流仍然是断续的。由于截止区是等效正弦波的过零点附近，因此，交流侧相电流与正弦曲线的偏差并不十分大，与无电抗器情况比较，谐波干扰仍然被很好地抑制了。加设交流电抗器后，电流的最大瞬时值压低了，各相不平衡的差异也被抑制，但各相电流有效值仍然会有差异。直流电抗器也能够压低最大瞬时值，减少不平衡差异，但由于不平衡情况不仅影响各相波形的幅值，也会影响到导通截止角度，也即电压偏高的相导通角度变宽，截止角度变窄，使电流有效值的剩余不平衡因素比交流电抗器时大。交流电抗器使电流连续，等效功率因数提高了，但等效正弦曲线本身的相位却移动了，这是因为电抗器本身是感性负载的缘故。直流电抗器不影响的交流电的电位关系，因此，导通和截止区的切换点由交流电压决定，等效正弦电流曲线的相位基本与电压曲线相位致，这就使直流电抗器改善功率因数的效果更好。电网电压畸变对于变频器的危害主要是加大整流器和电容器中的电流峰值，显然，交流电抗器和直流电抗器都能够明显抑制电流峰值，起到抗干扰作用。如果只为了解决这方面干扰作用，则般在低压变压器容量很大例如，与变频器容量之比大于倍，变频器又很靠近变压器例如，安装在变压器出线位置的低压配电柜内，线路阻抗很小时，才需要装设交流或者直流电抗器。交流电抗器和直流电抗器都能够有效降低整流器件的电流瞬时值都能够有效抑制冲击干扰都能够有效抑制电网畸变对于变频器的干扰都能够有效抑制变频器对于局部电网的谐波干扰，但交流电抗器的抑制能力优于直流电抗器都能够改善电源侧功率因数使其接近于，但直流电抗器的改善能力优于交流电抗器都能够抑制电网电压三相不平衡的危害，但交流电抗器的抑制作用优于直流电抗器。综上所述，交流电抗器和直流电抗器都是多功能的抗干扰，两者作用近似而略有差别，在工程实践中，通常只采用其中种电抗器接入输入电路。许多变频器厂家把电抗器作为标准配置装设在变频器内部了，由于交流电抗器需要三个线圈而直流电抗器只需要个，在效果差不多时直流电抗器的体积更小，因此，厂家提供的内置电抗器通常是直流电抗器。对这种情况，可以不再考虑电抗器问题，但需要注意，即使同厂家同型号的变频器，不同规格时也可能有的配备了有的却没有配备内置电抗器，选型时需要从样本上加以核实。对于没有内置直流电抗器的变频器，应该为系统配备输入侧电抗器，这时通常配备交流电抗器。可选择厂家提供的交流电抗器，或者选择通用的标准电抗器，也可以自行定做，后两种方式通常能够节省成本，尤其是采用接口品牌变频器时。主电路其他抗干扰对策交流或者直流电抗器抑制了变频器对于电网以及电网对于变频器的大部分干扰，般而言，输入侧电抗器总是需要的。除了这些干扰外，还有其他抗干扰措施输入侧噪声滤波器有了电抗器之后的输入电流里仍然剩余有谐波成分。如果要进步抑制这些谐波成分，需要输入侧噪声滤波器。输入侧噪声滤波器是由电容和电感组成的复合电路，它对谐波的滤除作用优于单纯的电抗器。输入侧噪声滤波器的安装位置是在变频器前，其他低压电器之后。如果装设了输入侧交流电抗器，则滤波应该在电抗器之后。加装了电抗器后，输入侧的干扰情况对于变频器自身工作般已经没有妨碍了。有了电抗器之后，变频器对电网的谐波干涉也已经符合常规的电磁兼容标准，也即对于同