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[摘 要]随着电力电子技术和计算机技术的发展，交流电动机变频技术以可靠耐用、自动化控制功能丰富等特点提高了运行可靠性和控制精度，保护全面，综合节电效果好，控制接口丰富简单，并具有计算机通讯接口，可方便地与微机控制系统或过程控制系统相连接，在软件支持下可进一步升级到计算机监控而无须另外的硬件投资。
[关键词]防爆变频空人车；原理；改造方案；选型
中图分类号：TM921.51 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）34-0119-01
一、概述
架空人车在煤矿井下运人方面应用较多，在工人远距离运送方面起到了相当重要的作用。但由于其使用场合的特殊性，架空人车处于定速空转的状态，定速给乘座人员上下造成很大的不便性，空转浪费大量的电能，同时也使猴车部件（如电机、减速箱、钢丝蝇等）产生不必要的磨损及疲劳损伤。
目前架空人车主要以恒速为主。但因现场在煤矿井下的原因，使用和维护存在许多困难，经常需要维护，效率低。经常因各种原因造成等故障造成停机，甚至烧毁电机。
二、运行原理
我们知道，现在架空人车运作有以下四大不足：
1、电力浪费大
架空人车空载状态下的运转成为一种巨大的浪费。因此，我们设想有两方面（变频改造后，实现节省电能达30%～50%左右）。
（1）当架空人车座位进入载人区时，架空人车自动感应到要载人，将减速，当人上架空人车后，又进入全速运行。
（2）让架空人车自动检测到空载状态一段时间后，指令架空人车由全速运转低速运转。
2、架空人车的恒速运作对以下人乘作会造成安全隐患：
（1）工人在中车场上、下架空人车。
（2）带小型工具和料材的工人.
（3）不熟悉架空人車的新工人.
3、不能低速检查。
三、架空人车节能改造方案
1、改造原则
在不对架空人车的正常使用产生任何负面影响的前提下，引入PLC集中控制和防爆无速度传感器矢量变频调速系统。即变频器根据传感器产生的信号，在有人乘坐时，架空人车以原有设计速度运行；当无人乘坐时，架空人车减速或停止运行。既可自动又人工操作
猴车电控设备布置图
2 PLC的作用：
通过PLC编程，将原来各分散控制点集中控制，将原来人工或断电器处理的各种信息，智能化处理。
原来只能以点亮或熄灭来指示索道状态的指示灯有更多的状态，从而详尽地显示当前索道的运行方式和故障状态。在本安操作箱的面板上有各种保护LED，运行方式、操作方式、急停区域、速度、时间等显示，让操作者一目了然。
3、变频器的作用
主要作用是用来调整架空人车转速，启动和运行平稳，在无人时，经过延时，系统自动转入爬行运行，以达到节能的目的。将架空人车入口传感器开关，有乘客时关发出信号，架空人车经变频调速至额定速度，当全部乘客离开架空人车后，架空人车又自动进入低速运行状态待客。节省电能、减少机械磨损、延长使用寿命。
四、电气系统
BPBT防爆无速度传感器矢量变频器功能强大，我们利用内置的TMIA功能，便可实现系统的自动检测。
当BPBT防爆的任何一个数字输入端子Xn被指定TMIA功能的时候，可选择Y1或Y2或TA、TC，当成TMOA的输出功能；再加上内含的计时（/计数）器模块便构成了一个延时断开继电器。其延时之时间长短由F071决定。
当输入 TMIA ON的时候，输出TMOA也立刻ON。而当 TMIA OFF之后，TMOA必须经过F071所定义之时间才能 OFF。
FWD 正转
Y1 高速
X1 低速
COM 公共端
信号检测
BPBT防爆变频器控制线路
BPBT防爆内含计时（/计数）器功能。当数字输入端子X2和X4选择模式28的时候，该计时（/计数）器功能一定被当成计数器使用；否则当成计时器使用。
BPBT防爆变频器的全自动计时功能
五、系统功能
1、调速范围宽，综合节电效果好。与传统相比节电10-30%。
2、自动化程度高，应用丰富灵活。具备强大的面向工程的可编程能力，根据客流量的大小自动调节电机转速。
3、减少机械磨损、减少维护量。变频器具备自动软启动功能，减小了启动冲击电流。
4、电源容量降低，架空人车有时要多台电机同时起动，当电源容量不足时需要考虑顺次起动。采用变频器，可在低频（3HZ以下）起动，所以即使与变频器容量相当的多台电机同时起动，起动电流也可以受到抑制。因此，电源容量可以按变频器容量考虑。与采用工频电网相比，容量可以降低。
5、保护功能全面，有利于安全生产，可靠、耐用。
具备过电压、过电流、欠电压、过载、电机过热、短路、缺相、堵转（独有功能）等自动保护功能和自动再试转功能，减少意外停机和故障停机次数。并可自动显示故障原因。
六 双系统运作
改造后的架空人车原系统保留，这样就可以在变频器有故障时，直接切换到原系统工作，不影响猴车正常工作。
七、架空人车的变频节能运行特点
根据对位于鹤煤十矿的架空人车的变频节能改造后的可靠性考验结果，验证了该技术具有功能强、改造工作量小等优点。
1、无人乘座时：保证架空人车自动平稳过渡到节能运行，以1/5额定速度运行。（可以选择当无人乘梯时，架空人车自动停止的功能）；
2、有人乘座时：保证架空人车自动以节能速度平稳过渡到额定速度运行，实际测量时得到了验证；
3、架空人车空载时以节能速度模式运行，电流仅为空载时额定速度运行电流的1/3。
4、检修运行时：架空人车系统以1/2额定速度运行，便于检修和观察架空人车机构的运动情况，避免了原系统额定速度点动停止不及时的不足。
5、由于无人乘梯时节能运行时速度很低，机械部分的磨损大大降低，相对延长了架空人车的使用寿命。
6、变频技术的采用大大降低了猴车启动时对电网的冲击，采用变频器可有效改善电网的功率因数，降低无功损耗。
7、改造中充分考虑了变频系统与原系统的并存，便于系统故障时相互切换，不影响用户的使用。
八、结束语
1、节电明显：架空人车电机所带负载为恒转矩负载，由于无人时架空人车电机的转速降为正常转速的一半，所以此时电机功率降为原来的一半。实现节省电能达30%～50%左右。
2、减少磨损：由于转速下降，使机械部件的磨损大大下降和猴车维护费用成倍减少。
3、安全可靠：由于使用了BPBT防爆高性能的变频调速器，除原有的电机保护功能外，由于电机转速的降低，可大幅度降低电机的温升，使电机的工作更加安全可靠。
[关键词]防爆变频空人车；原理；改造方案；选型
中图分类号：TM921.51 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）34-0119-01
一、概述
架空人车在煤矿井下运人方面应用较多，在工人远距离运送方面起到了相当重要的作用。但由于其使用场合的特殊性，架空人车处于定速空转的状态，定速给乘座人员上下造成很大的不便性，空转浪费大量的电能，同时也使猴车部件（如电机、减速箱、钢丝蝇等）产生不必要的磨损及疲劳损伤。
目前架空人车主要以恒速为主。但因现场在煤矿井下的原因，使用和维护存在许多困难，经常需要维护，效率低。经常因各种原因造成等故障造成停机，甚至烧毁电机。
二、运行原理
我们知道，现在架空人车运作有以下四大不足：
1、电力浪费大
架空人车空载状态下的运转成为一种巨大的浪费。因此，我们设想有两方面（变频改造后，实现节省电能达30%～50%左右）。
（1）当架空人车座位进入载人区时，架空人车自动感应到要载人，将减速，当人上架空人车后，又进入全速运行。
（2）让架空人车自动检测到空载状态一段时间后，指令架空人车由全速运转低速运转。
2、架空人车的恒速运作对以下人乘作会造成安全隐患：
（1）工人在中车场上、下架空人车。
（2）带小型工具和料材的工人.
（3）不熟悉架空人車的新工人.
3、不能低速检查。
三、架空人车节能改造方案
1、改造原则
在不对架空人车的正常使用产生任何负面影响的前提下，引入PLC集中控制和防爆无速度传感器矢量变频调速系统。即变频器根据传感器产生的信号，在有人乘坐时，架空人车以原有设计速度运行；当无人乘坐时，架空人车减速或停止运行。既可自动又人工操作
猴车电控设备布置图
2 PLC的作用：
通过PLC编程，将原来各分散控制点集中控制，将原来人工或断电器处理的各种信息，智能化处理。
原来只能以点亮或熄灭来指示索道状态的指示灯有更多的状态，从而详尽地显示当前索道的运行方式和故障状态。在本安操作箱的面板上有各种保护LED，运行方式、操作方式、急停区域、速度、时间等显示，让操作者一目了然。
3、变频器的作用
主要作用是用来调整架空人车转速，启动和运行平稳，在无人时，经过延时，系统自动转入爬行运行，以达到节能的目的。将架空人车入口传感器开关，有乘客时关发出信号，架空人车经变频调速至额定速度，当全部乘客离开架空人车后，架空人车又自动进入低速运行状态待客。节省电能、减少机械磨损、延长使用寿命。
四、电气系统
BPBT防爆无速度传感器矢量变频器功能强大，我们利用内置的TMIA功能，便可实现系统的自动检测。
当BPBT防爆的任何一个数字输入端子Xn被指定TMIA功能的时候，可选择Y1或Y2或TA、TC，当成TMOA的输出功能；再加上内含的计时（/计数）器模块便构成了一个延时断开继电器。其延时之时间长短由F071决定。
当输入 TMIA ON的时候，输出TMOA也立刻ON。而当 TMIA OFF之后，TMOA必须经过F071所定义之时间才能 OFF。
FWD 正转
Y1 高速
X1 低速
COM 公共端
信号检测
BPBT防爆变频器控制线路
BPBT防爆内含计时（/计数）器功能。当数字输入端子X2和X4选择模式28的时候，该计时（/计数）器功能一定被当成计数器使用；否则当成计时器使用。
BPBT防爆变频器的全自动计时功能
五、系统功能
1、调速范围宽，综合节电效果好。与传统相比节电10-30%。
2、自动化程度高，应用丰富灵活。具备强大的面向工程的可编程能力，根据客流量的大小自动调节电机转速。
3、减少机械磨损、减少维护量。变频器具备自动软启动功能，减小了启动冲击电流。
4、电源容量降低，架空人车有时要多台电机同时起动，当电源容量不足时需要考虑顺次起动。采用变频器，可在低频（3HZ以下）起动，所以即使与变频器容量相当的多台电机同时起动，起动电流也可以受到抑制。因此，电源容量可以按变频器容量考虑。与采用工频电网相比，容量可以降低。
5、保护功能全面，有利于安全生产，可靠、耐用。
具备过电压、过电流、欠电压、过载、电机过热、短路、缺相、堵转（独有功能）等自动保护功能和自动再试转功能，减少意外停机和故障停机次数。并可自动显示故障原因。
六 双系统运作
改造后的架空人车原系统保留，这样就可以在变频器有故障时，直接切换到原系统工作，不影响猴车正常工作。
七、架空人车的变频节能运行特点
根据对位于鹤煤十矿的架空人车的变频节能改造后的可靠性考验结果，验证了该技术具有功能强、改造工作量小等优点。
1、无人乘座时：保证架空人车自动平稳过渡到节能运行，以1/5额定速度运行。（可以选择当无人乘梯时，架空人车自动停止的功能）；
2、有人乘座时：保证架空人车自动以节能速度平稳过渡到额定速度运行，实际测量时得到了验证；
3、架空人车空载时以节能速度模式运行，电流仅为空载时额定速度运行电流的1/3。
4、检修运行时：架空人车系统以1/2额定速度运行，便于检修和观察架空人车机构的运动情况，避免了原系统额定速度点动停止不及时的不足。
5、由于无人乘梯时节能运行时速度很低，机械部分的磨损大大降低，相对延长了架空人车的使用寿命。
6、变频技术的采用大大降低了猴车启动时对电网的冲击，采用变频器可有效改善电网的功率因数，降低无功损耗。
7、改造中充分考虑了变频系统与原系统的并存，便于系统故障时相互切换，不影响用户的使用。
八、结束语
1、节电明显：架空人车电机所带负载为恒转矩负载，由于无人时架空人车电机的转速降为正常转速的一半，所以此时电机功率降为原来的一半。实现节省电能达30%～50%左右。
2、减少磨损：由于转速下降，使机械部件的磨损大大下降和猴车维护费用成倍减少。
3、安全可靠：由于使用了BPBT防爆高性能的变频调速器，除原有的电机保护功能外，由于电机转速的降低，可大幅度降低电机的温升，使电机的工作更加安全可靠。