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[摘 要]本论文主要介绍了丁集矿副井提升机主电机冷却风机变频改造的方案，并对改造前后风机运行状况及主电机散热效果做了分析对比。通过改造，实现了风机风速的自动调节，达到了节电的目的，同时增强了主电机在潮湿天气时的绝缘性能，提高了副井提升的安全性。
[关键词]变频 温度闭环 提升机
中图分类号：TD635 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）06-0110-01
0 引言
丁集矿副井提升主电机为上海电机厂制造，双罐主电机功率为1700kw，单罐主电机功率为2000kw。以单罐主电机为例，正常提升时，励磁电压为110V，电枢电压为800V，在打运矸石、大件等物料时，电枢电流平均在几百个安培左右，而在提升的加、减速瞬间，电流甚至会达到2000A左右，正因为此，主电机内部线圈的温度较高，需要采取降温措施，以保证主电机的绝缘可靠。
副井两台主电机的散热均采用风冷方式，其中双罐冷却风机功率为18kw，单罐冷却风机功率为45kw，风机的启停可在绞车司机操作台上控制。一般情况下，绞车司机通过从上位机中查看主电机温度，来决定是否启停风机。这样做存在以下几个弊端：
（1）由于启停操作非常频繁，对风机电机造成的机械冲击较大，容易加快设备老化，埋下安全隐患；
（2）风机电机的启动方式为直接启动，因此每次启动时，瞬时电流都会达到额定电流的6-8倍（可以估算大概在几百个安培），这对电机的电气性能是不利的；
（3）雨雪、潮湿天气时，冷却风机在为主电机散热的同时，会将空气中的细小水雾带入主电机内部，这对主电机的绝缘性能也是不利的；
（4）冷却风机启动后，即便主电机温度已经降至接近于环境温度的一个范围内，风机电机仍然是工作在额定状态的（此时双罐每小时消耗18度电，单罐每小时消耗45度电），这对于节约电能也是不利的，有悖于精细化管理的理念。
最终确定了副井单、双罐主电机冷却系统的改造方案，下面将具体介绍本次改造的技术原理，由于单、双罐系统完全一致，这里以单罐系统为例进行介绍。
1 系统概述
为了能够让风机的转速随着主电机温度的变化而同步变化，从而达到节能的目的，我们
首先确定了本次改造的指导思想——变频。所谓变频，狭义的说就是改变设备的工作电压频率，对于风机电机来说，其转速受控于工作电压的频率，我们通过改变其工作电压频率，达到控制风机转速的目的。而转速的快慢，在现场应用中是希望受到主电机的温度决定，即主电机温度高时，风机转速快，主电机温度低时，风机转速慢。于是选取主电机内部线圈温度作为变频器的反馈信号，此信号是通过电机内部装设的Pt100温度传感器获得的。
2 系统各单元介绍
2.1 系统主电路
由于采用一体化的变频器变频调速，主电路和控制电路结构简单，不需要外接触发电路，减少了设备的体积，图1为变频系统硬件接线图。
图中“-S”为风机工频工作与变频工作的切换开关，正常工作时，投入断路器QF1，当“-S”打到左边位置时，接触器KM1线圈得电吸合，KM1主触点闭合，主电源直接与风机电机相连，风机工作在工频状态；当“-S”打到右边位置时，接触器KM2、KM3线圈均得电吸合，变频器电源侧接通主电源，同时接触器KM2、KM3的辅助常开触点（两者为串联关系，图中未标出）闭合，反馈给变频器作为启动信号，风机工作在变频状态。
2.2 温度反馈信号处理
变频器工作时，需要0-20mA的电流值作为反馈信号，用以调整输出电压的频率。在现场中，用的是Pt100温度传感器来检测主电机的温度，故需要将Pt100随温度实时变化的阻值，转换为变频器可接受的电流信号。这里我们通过温控仪来实现这一功能。选用的温控仪为泰州海格仪表厂生产的XMT-8000，该温控仪具有变送输出功能，利用仪表高满度显示值设定（P-SH）及低满度显示值设定（P-SL）两个参数，可将仪表的测量值（即通过Pt100测得的主电机的实时温度）对应为任意范围的线性电流输出，按照变频器的要求，对应的线性电流范围为0-20mA，误差小于0.1mA，精度优于0.5%。
3 系统调试
考虑到单、双罐主电机功率不同，我们将单罐风机变频工作時的温度设为20℃～70℃（双罐设为20℃～60℃），即单罐主电机温度在20℃时，变频器输出电压频率为零，风机不工作；温度达到或超过70℃时，变频器输出频率为50Hz的交流电压，风机工作在全频状态。图2中左边为改造前风机电机工作时的电压频率，右边为改造后风机电机工作时电压频率与主电机温度的对应关系。
由于温控仪输出电流信号的精确与否直接决定了风机变频工作时的性能，因此对温控仪各参数的设置至关重要，通过现场具体调试，最终确定了各参数的整定值。
4 技改效果
4.1 主電机绝缘性能改善
改造前，单罐电机在潮湿天气时经常报“电枢绝缘低”故障，改造后，风机的转速跟随电机温度成比例变化，当电机温度下降时，风机转速也相应降低，构成了一个以温度信号为反馈的闭环控制，这样就使得电机温度能够在一个相对稳定的范围内波动，不会降的太低，从而保证了电机内部的干燥。自今年4月份投入使用至今，尤其在当前梅雨季节阶段，单罐电机从未再出现过往年电枢绝缘下降的情况。
4.2 节能分析
该系统调速范围大，控制性能高，参数显示准确直观，由于采用了变频低速控制风机的开停，不仅具有无触点控制、免维护的优点，而且对设备的机械冲击小，减轻了磨损，本系统成本低、节电效果显著，一次投入长期受益。
参考文献
[1] 《变频器原理及应用指南》 吴忠智 2007年9月第一版，中国电力出版社.
[关键词]变频 温度闭环 提升机
中图分类号：TD635 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）06-0110-01
0 引言
丁集矿副井提升主电机为上海电机厂制造，双罐主电机功率为1700kw，单罐主电机功率为2000kw。以单罐主电机为例，正常提升时，励磁电压为110V，电枢电压为800V，在打运矸石、大件等物料时，电枢电流平均在几百个安培左右，而在提升的加、减速瞬间，电流甚至会达到2000A左右，正因为此，主电机内部线圈的温度较高，需要采取降温措施，以保证主电机的绝缘可靠。
副井两台主电机的散热均采用风冷方式，其中双罐冷却风机功率为18kw，单罐冷却风机功率为45kw，风机的启停可在绞车司机操作台上控制。一般情况下，绞车司机通过从上位机中查看主电机温度，来决定是否启停风机。这样做存在以下几个弊端：
（1）由于启停操作非常频繁，对风机电机造成的机械冲击较大，容易加快设备老化，埋下安全隐患；
（2）风机电机的启动方式为直接启动，因此每次启动时，瞬时电流都会达到额定电流的6-8倍（可以估算大概在几百个安培），这对电机的电气性能是不利的；
（3）雨雪、潮湿天气时，冷却风机在为主电机散热的同时，会将空气中的细小水雾带入主电机内部，这对主电机的绝缘性能也是不利的；
（4）冷却风机启动后，即便主电机温度已经降至接近于环境温度的一个范围内，风机电机仍然是工作在额定状态的（此时双罐每小时消耗18度电，单罐每小时消耗45度电），这对于节约电能也是不利的，有悖于精细化管理的理念。
最终确定了副井单、双罐主电机冷却系统的改造方案，下面将具体介绍本次改造的技术原理，由于单、双罐系统完全一致，这里以单罐系统为例进行介绍。
1 系统概述
为了能够让风机的转速随着主电机温度的变化而同步变化，从而达到节能的目的，我们
首先确定了本次改造的指导思想——变频。所谓变频，狭义的说就是改变设备的工作电压频率，对于风机电机来说，其转速受控于工作电压的频率，我们通过改变其工作电压频率，达到控制风机转速的目的。而转速的快慢，在现场应用中是希望受到主电机的温度决定，即主电机温度高时，风机转速快，主电机温度低时，风机转速慢。于是选取主电机内部线圈温度作为变频器的反馈信号，此信号是通过电机内部装设的Pt100温度传感器获得的。
2 系统各单元介绍
2.1 系统主电路
由于采用一体化的变频器变频调速，主电路和控制电路结构简单，不需要外接触发电路，减少了设备的体积，图1为变频系统硬件接线图。
图中“-S”为风机工频工作与变频工作的切换开关，正常工作时，投入断路器QF1，当“-S”打到左边位置时，接触器KM1线圈得电吸合，KM1主触点闭合，主电源直接与风机电机相连，风机工作在工频状态；当“-S”打到右边位置时，接触器KM2、KM3线圈均得电吸合，变频器电源侧接通主电源，同时接触器KM2、KM3的辅助常开触点（两者为串联关系，图中未标出）闭合，反馈给变频器作为启动信号，风机工作在变频状态。
2.2 温度反馈信号处理
变频器工作时，需要0-20mA的电流值作为反馈信号，用以调整输出电压的频率。在现场中，用的是Pt100温度传感器来检测主电机的温度，故需要将Pt100随温度实时变化的阻值，转换为变频器可接受的电流信号。这里我们通过温控仪来实现这一功能。选用的温控仪为泰州海格仪表厂生产的XMT-8000，该温控仪具有变送输出功能，利用仪表高满度显示值设定（P-SH）及低满度显示值设定（P-SL）两个参数，可将仪表的测量值（即通过Pt100测得的主电机的实时温度）对应为任意范围的线性电流输出，按照变频器的要求，对应的线性电流范围为0-20mA，误差小于0.1mA，精度优于0.5%。
3 系统调试
考虑到单、双罐主电机功率不同，我们将单罐风机变频工作時的温度设为20℃～70℃（双罐设为20℃～60℃），即单罐主电机温度在20℃时，变频器输出电压频率为零，风机不工作；温度达到或超过70℃时，变频器输出频率为50Hz的交流电压，风机工作在全频状态。图2中左边为改造前风机电机工作时的电压频率，右边为改造后风机电机工作时电压频率与主电机温度的对应关系。
由于温控仪输出电流信号的精确与否直接决定了风机变频工作时的性能，因此对温控仪各参数的设置至关重要，通过现场具体调试，最终确定了各参数的整定值。
4 技改效果
4.1 主電机绝缘性能改善
改造前，单罐电机在潮湿天气时经常报“电枢绝缘低”故障，改造后，风机的转速跟随电机温度成比例变化，当电机温度下降时，风机转速也相应降低，构成了一个以温度信号为反馈的闭环控制，这样就使得电机温度能够在一个相对稳定的范围内波动，不会降的太低，从而保证了电机内部的干燥。自今年4月份投入使用至今，尤其在当前梅雨季节阶段，单罐电机从未再出现过往年电枢绝缘下降的情况。
4.2 节能分析
该系统调速范围大，控制性能高，参数显示准确直观，由于采用了变频低速控制风机的开停，不仅具有无触点控制、免维护的优点，而且对设备的机械冲击小，减轻了磨损，本系统成本低、节电效果显著，一次投入长期受益。
参考文献
[1] 《变频器原理及应用指南》 吴忠智 2007年9月第一版，中国电力出版社.