變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦中的應(yīng)用

1、變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦中的應(yīng)用近幾年來,變頻節(jié)能技術(shù)兗州礦區(qū)的地面和井下提升、通風(fēng)、采煤、 運(yùn)輸、 選煤等各種礦山設(shè)備控制系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用, 對國內(nèi)同行 具有很好的參考價值。1 在提升系統(tǒng)應(yīng)用1礦用提升機(jī)變頻調(diào)速控制的特殊功能兗州礦業(yè) (集團(tuán) 公司南屯煤礦通過對礦用提升機(jī)變頻調(diào)速控制的研 究,使其特殊功能得到正常應(yīng)用,取得了良好的效果。直流制動的作用。 當(dāng)重車需在井筒中間停車時, 變頻器由高速平滑 地降到低速, 隨之施加一個直流制動信號使提升機(jī)停止, 機(jī)械制動起 作用后方可去掉直流制動信號,使重車靠機(jī)械抱閘的作用停在中間。 啟動時先對電機(jī)施加一個直流制動信號, 當(dāng)檢測到機(jī)械抱閘打開方可 去掉直

2、流制動信號,加上啟動電壓,提升機(jī)轉(zhuǎn)動。機(jī)械抱閘抱緊狀態(tài) 一直在變頻器檢測下, 一旦機(jī)械抱閘打開馬上給電機(jī)施加直流制動信 號,確保避免重車 “ 溜勾 ” 現(xiàn)象。 S 形速度曲線。為減少運(yùn)行的機(jī)械沖擊,在變頻器啟動與停止過程 中最好做到加速度是連續(xù)的,即 S 形加、減速曲線。當(dāng)井下及井口停 車傾角很小時,要求提升機(jī)運(yùn)行速度很低,否則會出現(xiàn) “ 松繩 ” 現(xiàn)象。 另外,井筒罐道要求變頻器能以不同頻率工作。根據(jù)現(xiàn)場情況,變頻 器可設(shè)置 5個頻率段主令控制器的不同位置對應(yīng)不同的直流控制電壓,即對應(yīng)不同的運(yùn)行頻率。自動限速保護(hù)。 當(dāng)運(yùn)行接近終點(diǎn)時給出一個減速信號, 接到此減速 信號后, 如主令控制器已操作

3、減速, 則變頻器按主令控制器的操作改 變運(yùn)行速度; 若收到減速信號后主令控制器沒有正常操作, 則自動啟 動機(jī)內(nèi)的自動減速程序, 將變頻器工作頻率按預(yù)定要求逐步改變?yōu)榈?速運(yùn)行。這對于預(yù)防 “ 過卷 ” 是十分必要的。此外,當(dāng)提升機(jī)帶有測速 發(fā)電機(jī)給出超速信號時,變頻器也能自動減速。連鎖開機(jī)功能。提升機(jī)開機(jī)須按給出命令操作。當(dāng)給出 “ 上行 ” 或者 “ 下行 ” 命令的時候,如人員操作與命令不符,連鎖功能就對此操作不 響應(yīng),變頻器不啟動。連鎖功能是保證安全運(yùn)行的重要措施。對再生能量的處理。變頻器的主回路采用雙向逆變方案。2井下絞車電控系統(tǒng)變頻技術(shù)應(yīng)用兗州礦業(yè)(集團(tuán)公司興隆莊煤礦在十采區(qū) JBT

4、-2×1.8絞車電控系統(tǒng) 成功采用變頻技術(shù)。 其設(shè)計(jì)滿足 煤礦安全規(guī)程 、 GB3836.1-4-2000防爆規(guī)程、 GB50070-1994礦山電力設(shè)計(jì)規(guī)范、煤礦提升 絞車安全檢驗(yàn)規(guī)范、 JB4263-2000 交流傳動礦井提升機(jī)電控設(shè)備 技術(shù)條件、 JB8516-1997礦用提升機(jī)和礦用提升絞車安全要求、 MT/T834-1999煤礦用提升信號裝置通用技術(shù)條件等要求,使絞 車運(yùn)行系統(tǒng)得以優(yōu)化。電控系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)采用變頻調(diào)速技術(shù),輸入電源 660V 、 50Hz ,電 壓允許波動范圍-15%+10%,允許頻率波動范圍 ±2.5%,輸出功 率 200kW ,輸出頻率 050

5、Hz 連續(xù)可調(diào)。過載能力強(qiáng),在負(fù)載變化為-120%+120%額定負(fù)載時能滿足四象限運(yùn)行要求; 低頻運(yùn)轉(zhuǎn)時, 有自動轉(zhuǎn)矩提升功能,能保證 100%額定轉(zhuǎn)矩;有過壓、欠壓、過流、 斷相和功率元件過熱等保護(hù)?？刂葡洳捎每扉_門方式,電氣控制采用雙 PLC 全數(shù)字控制系統(tǒng),兩 套 PLC 與硬件電路互相冗余完成絞車提升控制與數(shù)字監(jiān)控,同時在 PLC 故障時能分別完成臨時應(yīng)急提升。 控制系統(tǒng)配備正常操作而設(shè)置 的各種保護(hù),其中的防止過卷裝置、過速裝置、限速裝置和減速功能 保護(hù)設(shè)置為相互獨(dú)立的雙線形式。 系統(tǒng)還具有各種保護(hù)試驗(yàn)功能。 聲 光信號與控制回路具有閉鎖功能, 未發(fā)信號不能開車, 發(fā)出信號的時 間次

6、數(shù)記憶不少于 30天。深度指示采用數(shù)字顯示,能準(zhǔn)確清楚顯示 出礦車在巷道中運(yùn)行位置。 深度指示一旦失效能迅速斷電停車。 絞車 控制具有手動、自動、檢修運(yùn)行及遠(yuǎn)程控制等操作方式。檢修時能手 動操作,運(yùn)行速度 0.30.5m/s,操作方便可靠。變頻器采用模塊式 結(jié)構(gòu),出現(xiàn)故障時能方便查找故障點(diǎn)并及時進(jìn)行更換,維修簡單。操 作臺除有正常的各種操作開關(guān)與按鈕外,還有深度、速度、電壓、電 流、油壓和溫度等指示,比較直觀。2 礦井主扇風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)自動化調(diào)頻控制兗州礦業(yè) (集團(tuán) 公司楊村煤礦和山東省煤炭科學(xué)研究所將可編程序 控制器成功應(yīng)用于該礦南、 北風(fēng)井主扇風(fēng)機(jī)自動化變頻系統(tǒng), 與國內(nèi) 使用單片機(jī)、 工控機(jī)進(jìn)

7、行改造的類似項(xiàng)目相比, 無論是可靠性還是參 數(shù)變更靈活性都具有不可比擬的優(yōu)越性。此項(xiàng)成果的主要功能如下:系統(tǒng)自動化控制。 PLC 接到運(yùn)行指令時, 判斷運(yùn)行機(jī)號和運(yùn)行方式。 若為低頻方式則驅(qū)動低頻接觸器吸合,延時 0.4s 發(fā)出變頻器運(yùn)行令, 電機(jī)啟動至設(shè)定頻率風(fēng)門絞車開啟扇風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)門, 前導(dǎo)器執(zhí)行機(jī)構(gòu)打 開扇風(fēng)機(jī)前導(dǎo)器, 使扇風(fēng)機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)。 若為工頻方式則控制風(fēng)機(jī) 降壓啟動, 當(dāng)啟動電流降至設(shè)定值時停掉降壓啟動接觸器, 吸合運(yùn)行 主接觸器,風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)入全速運(yùn)行狀態(tài), 30s 后風(fēng)門及前導(dǎo)器自動打開。 風(fēng)量閉環(huán)控制。風(fēng)機(jī)低頻運(yùn)行時,風(fēng)量由給定信號控制。該信號與 風(fēng)量傳感器反饋信號同時進(jìn)入 PL

8、C 的 A/D模塊, 經(jīng) CPU 比較調(diào)節(jié)后, 輸出信號由 D/A模塊送至變頻器頻率設(shè)定接口,調(diào)節(jié)變頻器輸出頻 率,從而改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。風(fēng)機(jī)低頻故障轉(zhuǎn)換。 PLC 在風(fēng)機(jī)低頻運(yùn)行中自動檢測變頻器運(yùn)行情 況,變頻器出現(xiàn)高中時自動切除低頻系統(tǒng)使風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)入工頻運(yùn)行。 電機(jī)過流保護(hù)。 電機(jī)變送器將主回路電路電流信號轉(zhuǎn)換后送入 CPU 內(nèi)部功能存貯器, CPU 在每個掃描周期將該數(shù)據(jù)與內(nèi)部電流設(shè)定值 比較,超過設(shè)定值即進(jìn)行保護(hù)。風(fēng)門行程精確控制。 PLC 開閉風(fēng)機(jī)風(fēng)門時, 安裝在風(fēng)門絞車主軸上 的軸編碼器將風(fēng)門行程轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)信號送至高速記數(shù)模塊, 待其譯為 BCD 碼后存入內(nèi)部存儲器, CPU 在每個掃描周

9、期將 BCD 數(shù)據(jù)與行程 設(shè)定值比較,超出設(shè)定值即停車。3 在井下采煤系統(tǒng)應(yīng)用1采煤機(jī) ACS-800變頻器的調(diào)試運(yùn)行ACS-800變頻器有著優(yōu)良的調(diào)速性能和顯著的節(jié)能效果被廣泛應(yīng)用 于煤礦及其它眾多行業(yè)。正確設(shè)置變頻器的基本參數(shù)是十分重要的。 兗州礦業(yè)(集團(tuán)公司濟(jì)寧二號煤礦總結(jié)了采煤機(jī) ACS-800變頻器 調(diào)試運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)。選擇語言,設(shè)置電動機(jī)啟動數(shù)據(jù)。有十五種語言可供選擇,應(yīng)選 (ENGLISH 英語,(FACTORY 基本應(yīng) 用于工廠、(NO 不恢 復(fù)出廠設(shè)置、 (DTC 直接轉(zhuǎn)矩控制。根據(jù)電動機(jī)銘牌選擇合適的電 壓、頻率范圍、電動機(jī)轉(zhuǎn)速和電動機(jī)功率等。通過設(shè)置數(shù)字輸入端,實(shí)現(xiàn)外部啟動、

10、停機(jī)和旋轉(zhuǎn)方向。加速時間 就是變頻器輸出頻率由零頻升到最大頻率所需時間, 一般 810s 。 減 速時間是從給定最大值降至零頻所需時間,一般 35s 。確保加速時 不過流、減速時不過壓。加、減速時間可根據(jù)電動機(jī)功率進(jìn)行計(jì)算, 實(shí)際應(yīng)用時根據(jù)現(xiàn)場情況適當(dāng)調(diào)整, 以不出現(xiàn)過電流、 過電壓為原則。 加減速模式選擇。 變頻器加減速有線形、 非線形和 S 形曲線運(yùn)行模 式。采煤機(jī)啟動和運(yùn)行負(fù)載變化較大,且加速度要緩慢,變頻器可選 擇 S 形曲線運(yùn)行模式,以滿足不同的復(fù)雜地質(zhì)條件需要。設(shè)置轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償。 以此來提高電動機(jī)在低速啟動時轉(zhuǎn)矩提升, 應(yīng)采取 自動補(bǔ)償功能,確保電動機(jī)加速順利進(jìn)行。電子過流保護(hù)功能設(shè)置

11、。 這是為了保護(hù)電動機(jī)因過流而燒毀, 漏電 保護(hù)功能對電動機(jī)及電纜實(shí)時監(jiān)視絕緣情況。 工作電流超過設(shè)定值時 過流保護(hù)功能動作, 絕緣值下降至設(shè)定值以下時漏電保護(hù)功能將切斷電源,實(shí)現(xiàn)保護(hù)牽引電動機(jī)的要求。模擬加載調(diào)試采煤機(jī)。 接上電源后仔細(xì)觀察有無異常現(xiàn)象, 然后進(jìn) 行初加速。在加速時限制頻率給定時要緩慢,頻率上升率不要太陡, 以防止出現(xiàn)過電流保護(hù)。 此時觀察電動機(jī)轉(zhuǎn)速是否由小到大過渡運(yùn)行 平穩(wěn)確保電動機(jī)接近滿載情況下可靠運(yùn)行。2電牽引采煤機(jī)變頻器故障分析與處理電牽引采煤機(jī)應(yīng)用變頻器替代了原先的液壓牽引方式, 提高了采煤機(jī) 運(yùn)行的可靠性。兗州礦業(yè)(集團(tuán)公司鮑店煤礦通過大量現(xiàn)場實(shí)踐, 總結(jié)出使用和

12、維護(hù)變頻器的經(jīng)驗(yàn),保障了電牽引采煤機(jī)的正常運(yùn)行。 變頻器位于牽引控制箱的右前側(cè), 主要用于控制采煤機(jī)的左右行走速 度。對于采煤機(jī)只能進(jìn)行單向行走的單向牽引事故, 除平時經(jīng)常清理按鈕 表面的粉塵, 并做好防銹處理以防出現(xiàn)按鈕卡住現(xiàn)象外, 還要加強(qiáng)對 插座的維護(hù)和保護(hù), 控制線在壓接時用力適度, 線頭壓得過緊易出現(xiàn) 斷絲,采煤機(jī)振動時易造成線頭虛接。對于采煤機(jī)運(yùn)行時能牽引, 但在行走過程中經(jīng)常出現(xiàn)突然停機(jī), 停機(jī) 后有時有故障顯示有時無故障顯示,復(fù)位后仍能開機(jī)的病態(tài)牽引事 故, 先不要急于動手, 首先詢問司機(jī)關(guān)于采煤機(jī)工作運(yùn)行情況和故障 現(xiàn)象,觀察功能顯示和參數(shù)顯示,仔細(xì)傾聽采煤機(jī)運(yùn)行聲音,分清是

13、 機(jī)械故障還是電氣故障,確定故障范圍,由點(diǎn)到面層層分析,然后再 進(jìn)行事故處理。對于采煤機(jī)不牽引的事故, 其原因可分為硬故障和軟故障。 硬故障是指采煤機(jī)出現(xiàn)不牽引后信息顯示直觀, 能直接從顯示窗口上獲得故障 信息。軟故障是指采煤機(jī)出現(xiàn)不牽引后從顯示窗口查不出各種信息, 故障點(diǎn)信息較模糊, 難以對事故進(jìn)行處理。 現(xiàn)場處理是更換功率平衡 板。該板是易損件,出現(xiàn)類似事故時應(yīng)及時更換。平常應(yīng)加強(qiáng)對變頻 器電源輸入聯(lián)接線的維護(hù), 采取隔離和包扎等措施, 使變頻器電源輸 入線不與器壁和其它元件接觸,可有效防止事故發(fā)生。3交流電牽引采煤機(jī)綜合試驗(yàn)臺兗州礦業(yè)(集團(tuán)公司機(jī)械制修廠研制的電牽引采煤機(jī)綜合試驗(yàn)臺, 可

14、對MCLE 600-DR102102、 SL300、 MGTY400/900-3.3D三種常用 交流電牽引采煤機(jī)的電氣系統(tǒng)進(jìn)行測試, 并可同時對 2臺變頻器進(jìn)行 試驗(yàn), 由 2臺變頻器分別拖動 2臺交流電動機(jī), 也可一拖一或一拖二。 該綜合試驗(yàn)臺由 3個部分組成。交流變頻調(diào)速試驗(yàn)單元:主要設(shè)備有油自冷式調(diào)壓器、 三相異變電 動機(jī)、 直流電動機(jī)和數(shù)字式直流調(diào)速裝置、 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器、 控制臺, 實(shí)現(xiàn)交流變頻調(diào)速裝置電氣性能和牽引電機(jī)及機(jī)械性能的測試, 完成 變頻調(diào)速裝置保護(hù)功能的測試。 能測試的項(xiàng)目主要有變頻器在空載狀 態(tài)下的工作性能試驗(yàn)、加載試驗(yàn)、溫升試驗(yàn)、電網(wǎng)電壓波動試驗(yàn)、速 度調(diào)節(jié)范圍試驗(yàn)

15、、制動與正反轉(zhuǎn)運(yùn)行試驗(yàn)、機(jī)械調(diào)速特性試驗(yàn)。 計(jì)算機(jī)信號數(shù)據(jù)處理單元:核心設(shè)備有工業(yè)控制用計(jì)算機(jī) (含模擬 量、 數(shù)字量、 輸入輸出接板 、 寬行彩色打印機(jī)、 信號調(diào)理變送電路, 主要用來采集來自交流變頻調(diào)速單元的信號和數(shù)據(jù), 按照測試項(xiàng)目的 要求進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和顯示。采煤機(jī)控制、 監(jiān)測系統(tǒng)試驗(yàn)單元:共包括監(jiān)測信號模擬發(fā)生電路 (分 別模擬采煤機(jī)牽引部、截割部等處的電流、溫度、壓力等檢測信號, 能在規(guī)定量程內(nèi)變化, 并具備計(jì)量校準(zhǔn)的功能, 可以代替原信號送檢 測中心、采煤機(jī)操作信號模擬發(fā)生電路(模擬采煤機(jī)的各種信號, 如送電、牽啟、左行、右行等,可以代替原信號控制采煤機(jī)各部的動 作、采煤機(jī)動作響應(yīng)

16、顯示電路(代替采煤機(jī)各部在控制中心輸出信 號后作出的響應(yīng)指示 , 主要對采煤機(jī)控制監(jiān)測系統(tǒng)的功能進(jìn)行測試。4 在運(yùn)輸系統(tǒng)應(yīng)用1隔爆變頻調(diào)速裝置在膠帶輸送機(jī)的應(yīng)用兗州礦業(yè) (集團(tuán) 公司機(jī)電設(shè)備制造廠生產(chǎn)的膠帶輸送機(jī)配置 4臺大 功率電機(jī)驅(qū)動裝置(采用 3+1模式, 3套工作、 1套備用。整部輸 送機(jī)由 3臺電壓為 1140/660V異步電機(jī)并聯(lián)拖動, 通過減速器與輸送 機(jī)驅(qū)動滾筒連接, 電動機(jī)與減速器、 減速器與驅(qū)動滾筒之間采用蛇簧 聯(lián)軸器相連接。 該機(jī)采用同軸電機(jī), 即 2臺電機(jī)同時控制一個驅(qū)動滾 筒, 要求電機(jī)啟動有良好同步性來保證系統(tǒng)功率平衡。 通過對各種調(diào) 速方式分析比較,決定每臺電機(jī)配

17、置 1臺 QJR400型隔爆變頻調(diào)速裝 置,采用隔爆變頻調(diào)速裝置對輸送機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制。隔爆變頻調(diào)速裝置的操作可在本機(jī)控制, 也可遠(yuǎn)程控制。 此機(jī)控制是 靠變頻調(diào)速系統(tǒng)內(nèi)置的觸摸屏來設(shè)定運(yùn)行參數(shù)。 在觸摸屏上進(jìn)行運(yùn)行 和停止操作。遠(yuǎn)控時,通過工作臺對變頻調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行外控操作。應(yīng) 用變頻調(diào)速裝置時,一般采用一拖一控制。當(dāng) 3臺電機(jī)同時啟動且 2臺電機(jī)同軸時, 在隔爆變頻調(diào)速裝置間增加主從控制功能, 可任意設(shè) 置其中 1臺為主機(jī)、 其余 2臺為從機(jī)。 在現(xiàn)場中設(shè)置同軸的 1臺電機(jī) 為主機(jī)、其余 2臺電機(jī)為從機(jī),同軸的另一臺電機(jī)設(shè)置為轉(zhuǎn)矩跟蹤, 不同軸的第三臺設(shè)置為速度跟蹤。 主機(jī)是調(diào)速裝置群控中的首

18、機(jī), 其 它變頻器都是從機(jī)。主機(jī)只有 1臺。在運(yùn)行中只對主機(jī)控制,全部從 機(jī)同步自動跟隨主機(jī)動態(tài)運(yùn)行, 實(shí)現(xiàn)良好的主從關(guān)系目標(biāo)控制運(yùn)行模 式。經(jīng)過較長時間的運(yùn)行檢驗(yàn)證明, 真正實(shí)現(xiàn)了電機(jī)軟啟動和膠帶輸送機(jī) 軟啟動合二為一。 通過電機(jī)慢速啟動帶動膠帶機(jī)緩慢啟動, 將膠帶內(nèi) 貯存的能量緩慢釋放,幾乎對膠帶不造成損害,設(shè)備啟動特性平穩(wěn), 極大降低了設(shè)備的維護(hù)檢修量, 同時節(jié)能效果明顯。 隔爆變頻調(diào)速裝 置以其特有的軟啟動特性和較高的性價比, 成為礦山井下膠帶輸送機(jī) 驅(qū)動的發(fā)展方向。2變頻器軟啟動在膠帶機(jī)中的應(yīng)用兗州礦業(yè) (集團(tuán) 公司濟(jì)寧三號煤礦井下主煤流運(yùn)輸由 7條膠帶輸送 機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)組成。其中,北

19、部膠帶機(jī)共有 4個驅(qū)動單元,每臺電機(jī)的 功率為 31.5kW ,額定電壓 1140V ,原先一直采用電機(jī) +耦合器的方 式驅(qū)動。自從投入 ZJT 型 1140V 礦用隔爆兼本質(zhì)安全型智能變頻器 以后,實(shí)現(xiàn)了膠帶輸送機(jī)軟啟動運(yùn)行,使用效果非常理想。使用變頻器后, 驅(qū)動電機(jī)直連滾筒, 通過設(shè)置變頻器輸出電流頻率由 0Hz 到設(shè)定頻率的變化時間,就可設(shè)置膠帶機(jī)軟啟動的啟動時間。為 盡量減少膠帶機(jī)啟動時對電機(jī)及膠帶機(jī)各部件的沖擊, 啟動時間可設(shè)置成 10s 以上。變頻器啟動力矩大,尤其適合重載啟動,這對膠帶機(jī) 十分有利。膠帶機(jī)運(yùn)行時,由于環(huán)境惡劣,經(jīng)常發(fā)生各類緊急停車故 障,一旦重載停車,由于耦合器在

20、軟啟動時啟動速度過快,且對多電 機(jī)驅(qū)動的膠帶機(jī)無法做到各電機(jī)的功率平衡,易造成電機(jī)過載停車, 對滾筒和聯(lián)軸器等設(shè)備的損害十分大。 改用變頻器后可通過調(diào)節(jié)變頻 器輸出頻率的大小來實(shí)現(xiàn)各電機(jī)的功率平衡, 在啟動過程中通過降低 電機(jī)的頻率可實(shí)現(xiàn)在小電流下的大功率輸出, 最大程度降低了對電機(jī) 及膠帶機(jī)的損傷。變頻器的另一重要用途是驗(yàn)帶功能。 膠帶機(jī)的日常檢修工作中一個很 重要的任務(wù)就是在膠帶運(yùn)行時檢修膠帶的磨損情況。 但是, 如果在滿 速情況下很難清楚地看到膠帶的破損部位。 該礦北部膠帶輸送機(jī)使用 的 4套變頻調(diào)速裝置可以設(shè)置兩種頻率啟動。 在現(xiàn)場應(yīng)用中, 將第一 個頻率設(shè)置為 40Hz (根據(jù)采區(qū)煤

21、量多少自行調(diào)節(jié)、第二個頻率設(shè) 置為 10Hz , 對應(yīng) 4.5m/s的滿速速度, 能實(shí)現(xiàn)接近 0.9m/s的驗(yàn)帶速度。 與使用耦合器作為傳動裝置相比, 空載時電耗僅為 50%, 重載時節(jié)省 30%。3變頻調(diào)速技術(shù)在電機(jī)車電動機(jī)的應(yīng)用山東科技大學(xué)和兗州礦業(yè) (集團(tuán) 公司機(jī)電設(shè)備制修廠對變頻調(diào)速技 術(shù)在礦山牽引電機(jī)車上的應(yīng)用情況進(jìn)行了分析研究。 電機(jī)車是礦井軌 道運(yùn)輸?shù)闹饕獱恳O(shè)備。 其中, 架線式牽引機(jī)車多年來一直沿用結(jié)構(gòu) 復(fù)雜、 故障率高和維修費(fèi)用大的直流電動機(jī), 而且目前國內(nèi)絕大多數(shù) 礦山牽引機(jī)車還在使用觸頭電阻調(diào)速方式, 處于耗電量大與維修量大的狀態(tài)。 變頻調(diào)速牽引機(jī)車采用故障率低和性能可

22、靠的三相異步交流 鼠籠式電動機(jī), 結(jié)合技術(shù)先進(jìn)與節(jié)電效果顯著的變頻調(diào)速器, 取代了 直流電機(jī)車比較落后的驅(qū)動技術(shù),達(dá)到當(dāng)代世界先進(jìn)技術(shù)水平。 由于工作環(huán)境特點(diǎn)所致, 礦用電機(jī)車調(diào)速系統(tǒng)處于頻繁的啟動、 制動 和加減速等狀態(tài), 還要適應(yīng)負(fù)荷上下坡和顛簸路況等情況, 因此要求 電動機(jī)啟動轉(zhuǎn)矩大、過載能力強(qiáng)。另外,調(diào)速系統(tǒng)不但要能四象限運(yùn) 行,還要能再生制動到低速。這樣,當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩增大時,轉(zhuǎn)速就能迅 速下降, 而電動機(jī)輸出功率基本不變, 從而使電動機(jī)不易因負(fù)載增大 而引起過載。反之,當(dāng)負(fù)載變小時,電動機(jī)轉(zhuǎn)速能自然上升,以利于 提高生產(chǎn)效率。此外,為防止主輪打滑,調(diào)速系統(tǒng)還應(yīng)考慮具有最大 轉(zhuǎn)矩限幅的功

23、能。 由于逆變器和電動機(jī)都安裝在電機(jī)車上, 所以整個 調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)盡可能設(shè)計(jì)得體積小、 重量輕、 硬件結(jié)構(gòu)簡單和控制方便。 對于直接轉(zhuǎn)矩控制而言,在高速運(yùn)行階段,除電動機(jī)定子電阻,不需 知道其它參數(shù), 所以直接轉(zhuǎn)矩控制對電動機(jī)參數(shù)的依賴性比矢量控制 要低許多。 其產(chǎn)品包括 5t 、 8t 和 10t 隔爆型電動機(jī)斬波調(diào)速控制裝置, 目前已廣泛應(yīng)用于以電池為動力源的、 交流電動機(jī)牽引驅(qū)動的礦山電 機(jī)車上。5 地面選煤廠裝車系統(tǒng)變頻技術(shù)改造兗州礦業(yè) (集團(tuán) 公司濟(jì)寧三號煤礦裝車系統(tǒng)主要設(shè)備為 4JDM-30SM 調(diào)車絞車,裝車速度慢、調(diào)速能力差、故障率高。為此,他們采用變 頻技術(shù)將其改造成為新型裝車

24、系統(tǒng)。變頻改造的具體實(shí)施如下:在五、 六股控制室各安裝 1臺 ACS600變頻柜, 輸入和輸出分別跨 接到原進(jìn)線及輸出到電機(jī)的高速連線端。 原牽引控制柜仍舊保留, 作 為備用。為防止誤動作,變頻控制回路與原控制回路是互鎖的。要啟 動變頻牽引系統(tǒng),必須是原控制回路的主交流接觸線圈均無施加電 壓, 即串聯(lián)在變頻器啟動回路的常閉接點(diǎn)均閉合的情況下, 合上變頻 總開關(guān)才能使變頻啟動回路通電, 變頻器啟動主交流接觸器吸合, 其 常開接點(diǎn)吸合自保,使電機(jī)處于 4極運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。此時,串聯(lián)在原控制 回路的常閉接點(diǎn)均打開, 所以在變頻器運(yùn)行時, 原控制回路是無法運(yùn) 行的。反之,在啟動原控制回路電機(jī)運(yùn)行后(4極或

25、8極狀態(tài),變 頻器也是無法啟動運(yùn)行的。在集控室增加 1套控制與報(bào)警顯示裝置。 正常運(yùn)行時操作人員可調(diào) 整旋鈕使其改變運(yùn)行速度。 如在運(yùn)行中出現(xiàn)短路或電機(jī)缺相過載, 操 作臺上將顯示并報(bào)警自動停車。在五、六股道的變速點(diǎn)處安裝電磁開關(guān),其接點(diǎn)串入控制回路。當(dāng) 牽引車經(jīng)過變速點(diǎn)時將自動改變牽引速度,保證它低速回窩。此外, 還在車窩處安裝 2臺監(jiān)視器作為后備監(jiān)視, 出現(xiàn)故障時由人工操作回 車。此項(xiàng)改造完成以后, 牽引車實(shí)現(xiàn)了無級調(diào)速, 機(jī)械的沖擊性有效改善, 設(shè)備的檢修及維護(hù)周期延長, 裝車能力比原來提高 25%, 保障了年產(chǎn) 800萬 t 的外運(yùn)能力。采用變頻調(diào)速盡管增加一些投資,但僅節(jié)省電 費(fèi)一項(xiàng)

26、就能在兩年多一點(diǎn)的時間內(nèi)回收全部投資。6 在電動機(jī)的應(yīng)用1在提升機(jī)主電動機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)應(yīng)用兗州礦業(yè) (集團(tuán) 公司鮑店煤礦通過把變頻器外部頻率給定端子與電 控系統(tǒng)可編程自動化控制器的模擬量輸出端子連接, 實(shí)現(xiàn)了離心式冷 卻風(fēng)機(jī)的風(fēng)量隨著礦井提升機(jī)主電動機(jī)定子溫度變化而自動調(diào)節(jié), 大 幅度提高了風(fēng)機(jī)效率。該礦副井 2部提升機(jī)主電動機(jī)采用離心式風(fēng)機(jī)冷卻方式, 利用調(diào)節(jié)風(fēng) 門開度大小來調(diào)節(jié)冷卻風(fēng)量多少。 在多年實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)其存在啟動 電流大、風(fēng)機(jī)效率非常低及風(fēng)量不能自動調(diào)節(jié)等缺點(diǎn)。經(jīng)過論證,決 定去掉調(diào)節(jié)風(fēng)門, 改由變頻器來驅(qū)動離心式風(fēng)機(jī)的電動機(jī), 通過調(diào)節(jié) 電動機(jī)轉(zhuǎn)動速度來調(diào)節(jié)冷卻風(fēng)量; 并將離心式風(fēng)機(jī)變頻器的控制信號 引入到提升機(jī)控制系統(tǒng)中, 實(shí)現(xiàn)了離心式風(fēng)機(jī)狀態(tài)實(shí)時監(jiān)控及風(fēng)量自 動調(diào)節(jié)。結(jié)合礦井提升系統(tǒng)實(shí)際情況,選用西門子 MicroMaster440變頻器,其控制方式為矢量控制,性能穩(wěn)定可靠。改造后, 由于在變頻器中設(shè)定了電動機(jī)啟動曲線, 離心式風(fēng)機(jī)的電動 機(jī)不再是全壓啟動,啟動電流由 600A 以上降到 200A 以下,大幅度 減少啟動電流對電動機(jī)的沖擊。如可編程自動化控制器發(fā)出 “ 變頻器 啟動 ” 命令 6s 后未得到變頻器 “ 啟動完畢 ” 反饋信號,則會發(fā)出離心式 冷卻風(fēng)機(jī)故障的信號, 并閉鎖提升機(jī); 當(dāng)變頻器發(fā)生故障不能正常工 作時, 離心式冷卻風(fēng)機(jī)控制