煤矿的四大件设备，主要是提升运输设备、煤矿主通风设备、煤矿排水设备和煤矿压风设备，煤矿提升运 输设备是煤矿的“印钞机”，煤矿生产过程中煤炭的运输通道，是煤矿生产的重要设备。在煤矿提升运输设备中，皮带机占有重要的地位，钢缆机作为皮带机的一 种，一直在煤矿的生产中扮演重要的角色。
桑树坪煤矿一号井钢缆牵引胶带输送机（以下简称钢缆皮带机）承担着斜井原煤运输和人员上下井的任 务。这部胶带输送机现有驱动系统采用的是晶闸管串级调速，电动机为JRQ158-6型高压绕线式电机（功率550kW，电压6kV），减速机为 NGW172型行星齿轮减速机，无软启动装置。张紧方式为重锤张紧。
这部钢缆皮带机安装于1978年，并于1979年11月移交使用，至今已服务近30年。30年间，虽经过几次现场部件大修，但也只能勉强维持生产。2007年以来，该设备运转状况急剧变差，各项主要技术指标严重下降。存在的主要问题有：
1、电机存在缺陷，各项主要性能指标明显下降。
2、两台行星齿轮减速器运行状况十分不好，严重影响生产。
3、SECJ-06全数字逆变控制器经常出现故障，导致无法正常工作。
4、给主电机供电的高压接触器，整机已严重老化，经常出现故障，
5、高压开关柜为油断路器，有滲油现象，保护不齐全。
一、改造方案
为确保钢缆皮带机的安全运转，保证桑树坪煤矿的安全生产正常进行，咸阳顺安煤矿设计院根据桑树坪煤 矿要求，对该矿钢缆皮带机的电控系统改造进行了认真的分析论证，在满足《煤矿安全规程》和矿方实际要求的前提下，本着安全、高效、经济可行的原则，提出了 高压变频调速改造方案：
更新用户现场的高低压配电系统，采用PLC电控系统，采用高压变频器拖动系统，更换电机和减速机。
该改造方案中，高低压配电系统、PLC电控系统、电机和减速机具有成熟厂商和设备;在高压变频器的选择上，因为在国内钢缆机的拖动中使用的 尚无可以参考的成功案例，且桑树坪煤矿的钢缆机在运行过程中有负力，特殊情况下要求反转，进一步提高了对变频器的要求，设计院和韩城矿务局做了大量工作， 最终选定北京合康亿盛科技有限公司生产的两台HIVERT-YVF06/077高压变频器。该变频器是矢量控制、再生制动、四象限运行的变频器，变频器采 用主从控制方式，使得变 频器在运行过程中具有相同的运行参数，同步启动，功率平衡由电控系统参与完成。
钢丝绳牵引胶带输送机是一种长距离、大运量、高效能的运输设备。在桑矿，钢缆胶带机除运煤外，还兼作上下人员用。
为了提高胶带输送机工作的灵活性与可靠性，该矿钢缆胶带机具有两种工作模式：
（1）正常工作模式（即双机拖动），不使用机械差速器，每个电机拖动一个驱动轮，两电机之间无刚性连接，而是由钢丝绳和胶带构成弹性联接，两电机的调速回路各自独立。
（2）备用工作模式（即单机拖动），当其中一套调速装置发生故障时，可变双机拖动为单机拖动，以维持生产的正常进行。
二、拖动电机同步启动和功率平衡控制方案
四象限高压变频器
电机在运行过程中，转矩方向为纵轴，转速方向为横轴。转矩和转速方向都为正时，是正向牵引，为{dy} 象限;转矩为正，转速为负，是反向制动，为第二象限;转矩和转速方向都为负，是反向牵引，为第三象限;转矩为负，转速为正，是正向制动，为第四象限。如图 3所示。对于变频器而言，就是可以推动电机快速的加速和制动，并且可以快速反向加速和制动。既能量可以迅速在电机和电网之间双向流动，四象限变频器起到桥 梁的作用。
主从控制
变频器在多机随动的情况下，需要有此功能，此功能的实现方式是，把高压变频器的控制器通过高速通讯网络组网，参数设置里，把需要随动的设定为从，把需要电控系统来控制的变频器设置为主。主从控制网络示意图如图4所示。主从控制方式中，可以控制同步启停和功率平衡。
同步启停
同步启停是在变频器接收到外部控制系统发出的启动或者停车信号后，主从控制网内的高压变频器同步的 启动或者停机。同步启停在无主从控制功能的高压变频器多机随动中是无法实现的。当控制系统把启动或者停机指令发送给变频器后，变频器中的主变频器立即执行 改指令，并且把相应的指令通过高速通讯的方式发给从变频器，使得主从变频器同时启动或者停机。
功率平衡
变频器在多机随动的情况下，尤其是在钢缆机和皮带机这种负载条件下，负载重载启动，且不能直接工频启动，直接工频启动的结果会造成皮带的撕裂和钢缆的跳槽和掉绳，并对设备产生难以恢复的伤害。在多机拖动时，电机的功率平衡成为运行过程中控制的重点。
其中：
Is为从变频器输出电流，即从电机电流;
Im为主变频器输出电流，即主安吉电流;
ns为从电机运行转速;
nm为主电机运行转速;
nes为主变频器给从变频器调整后的基准频率。
另一种方式是通过电控系统来控制功率平衡，变频器和控制系统的连接方式如图6所示，控制部分采用通讯、硬连接、变频器主从控制通讯相结合的方式，变频器的启停和保护等功能通过硬连接实现，变频器的速度给定通过通讯来实现，变频器同步启停通过的主从控制实现，变频器的电流和转速过模拟量和通讯双重给定。
