SIEMENSSE變頻器在煤礦井下有防爆要求的提升機(jī)上的應(yīng)用

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6SE70變頻器在煤礦井下有防爆要求的提升機(jī)上的應(yīng)用

LUOJING

LOJ0603

1.井下煤礦提升機(jī)變頻調(diào)速改造煤礦提升絞車以前通常采用繞線式電動(dòng)機(jī)作為主驅(qū)動(dòng)，用于提升或下降重物，具有典型的位能負(fù)載特性，是煤礦的通用設(shè)備,但有以下問(wèn)題導(dǎo)致必須改造。A）由于啟動(dòng)及調(diào)速等方面的需要，通常都是在線繞式電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子回路串接電阻，來(lái)改變電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，從而降低電機(jī)啟動(dòng)電流，以實(shí)現(xiàn)小范圍的轉(zhuǎn)差變速，去適應(yīng)負(fù)載的突變持性。并實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的分級(jí)調(diào)整。這種控制方式帶來(lái)如下弊端：轉(zhuǎn)子回路串接電阻，消耗電能，造成能源浪費(fèi)。B）電阻分級(jí)切換，實(shí)現(xiàn)有級(jí)調(diào)速，設(shè)備運(yùn)行不平穩(wěn)，引起電氣及機(jī)械沖擊。低速轉(zhuǎn)矩小，轉(zhuǎn)差功率大，啟動(dòng)電流和換檔電流沖擊大，中高速運(yùn)行振動(dòng)大，制動(dòng)不安全不可靠，對(duì)再生能量處理不力，斜井提升機(jī)運(yùn)行中調(diào)速不連續(xù)，容易掉道，故障率高。礦用生產(chǎn)是24小時(shí)連續(xù)作業(yè)，即使短時(shí)間的停機(jī)維修也會(huì)給生產(chǎn)帶來(lái)很大損失。礦用絞車?yán)@線電機(jī)改用變頻調(diào)速方式后，系統(tǒng)具有一定的節(jié)電效果，更重要的是具有柔性化控制，使系統(tǒng)的性能大大提高和機(jī)械部份壽命延長(zhǎng)，使用變頻調(diào)速也有良好的節(jié)能效果,但同時(shí)必須考慮變頻器的防爆功能。C）再生發(fā)電時(shí)，機(jī)械能回饋電網(wǎng)，造成電網(wǎng)功率因數(shù)低。尤其在供電饋線較長(zhǎng)的應(yīng)用場(chǎng)合，會(huì)加大變壓器、供電線路等方面的投資。D）接觸器頻繁投切，電弧燒傷觸點(diǎn)，影響接觸器的使用壽命，設(shè)備維修成本較高。E）繞線電動(dòng)機(jī)滑環(huán)存在的接觸不良問(wèn)題，容易引起設(shè)備的事故。

2.客戶信息:

上海申地自動(dòng)化科技有限公司專業(yè)從事礦山傳動(dòng)電氣和自動(dòng)化控制系統(tǒng)及其配套技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)，并銷售申地科技自身研發(fā)生產(chǎn)的礦用防爆傳動(dòng)電氣產(chǎn)品.申地科技研制生產(chǎn)的系列礦用防爆變頻器已取得了兩項(xiàng)國(guó)家專利:ZL03228606.6、ZL200420019839.1.

申地科技的產(chǎn)品已經(jīng)在山西、山東、安徽、河北、河南、江蘇、江西、貴州、黑龍江、寧夏等大中型煤炭生產(chǎn)企業(yè)得到良好的應(yīng)用.申地科技礦用隔爆兼本質(zhì)安全型交流變頻器項(xiàng)目經(jīng)國(guó)家科技查新單位檢索與國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品比較，具有創(chuàng)新性、先進(jìn)性、達(dá)到了同類產(chǎn)品的國(guó)際先進(jìn)水平.產(chǎn)品主要用于煤礦井下或露天礦山、港口碼頭、選煤廠、發(fā)電廠等大負(fù)荷惡劣環(huán)境中運(yùn)輸設(shè)備的軟起動(dòng)、軟停車和運(yùn)行過(guò)程控制，即用于煤礦井下帶式輸送機(jī)、刮板運(yùn)輸機(jī)、給煤機(jī)、風(fēng)機(jī)、局扇、水泵及油泵等設(shè)備的控制.

3.井下提升機(jī)控制示意圖:

1.依據(jù)提升機(jī)功率和系統(tǒng)的要求,目前已用以下三種方案:6脈動(dòng)整流,單機(jī)傳動(dòng)(諧波較高,價(jià)格便宜),變頻器比電機(jī)功率大一檔電機(jī)(不帶ENCODER)逆變器整流回饋6脈動(dòng)整流,二臺(tái)或四臺(tái)多機(jī)傳動(dòng),直流共母線方案,SIMOLINK同步控制,電機(jī)(不帶ENCODER)逆變器整流回饋四臺(tái)驅(qū)動(dòng)較少應(yīng)用變頻器比電機(jī)功率大一檔

1.依據(jù)提升機(jī)功率和系統(tǒng)的要求,目前已用以下三種方案:AFE整流,單機(jī)傳動(dòng)(諧波低,價(jià)格貴)電機(jī)(不帶ENCODER)逆變器AFE整流單元變頻器比電機(jī)功率大一檔

1.依據(jù)提升機(jī)功率和系統(tǒng)的要求,目前已用以下三種方案:

2.礦井提升機(jī)的變頻調(diào)速工作原理(以單機(jī)整流回饋為例):礦用提升機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的原理如圖所示，該設(shè)備為交－直－交電壓型變頻調(diào)速系統(tǒng),該系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程主要分為兩個(gè)過(guò)程：（A）絞車電機(jī)作為電動(dòng)機(jī)的過(guò)程，即正常的逆變過(guò)程。該過(guò)程主要由整流、濾波和正常逆變?nèi)蟛糠纸M成。其中正常逆變過(guò)程是其核心部分，它改變電機(jī)定子的供電頻率，從而改變輸出電壓，起到調(diào)速作用。（B）絞車電機(jī)作為發(fā)電機(jī)的過(guò)程，回饋能量直接回電網(wǎng)。該過(guò)程主要由整流、回饋逆變和輸出濾波三部分組成。其中該部分的整流是由正常逆變部分中IGBT的續(xù)流二極管完成。電解電容的主要作用是為回饋逆變部分提供一個(gè)穩(wěn)定的電壓源，保證逆變部分運(yùn)行更可靠?；仞伳孀儾糠质钦麄€(gè)回饋過(guò)程的核心部分，變頻器對(duì)輸入電源的實(shí)時(shí)相位、電網(wǎng)電壓波動(dòng)幅值檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)回饋逆變輸出電壓相位與電網(wǎng)電壓相位的一致。

3.變頻器的特定功能:6SE70內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)的專用的提升功能,用于煤礦的井下提升,即保證不會(huì)溜車,又簡(jiǎn)化調(diào)試工作.

4.具備防爆功能的變頻柜:由于變頻器本身無(wú)防爆功能,必須安裝在有防爆認(rèn)證的控制柜內(nèi).由于控制柜的安裝空間和防爆要求特點(diǎn),變頻器內(nèi)部硬件必須改造(不同功率,變頻器的尺寸不同,可能改造的元件和位置不同).

?散熱器,取消IGBT本身散熱器,安裝外散熱管

?IGBT重新安裝和布置?PMU從防爆柜內(nèi)引出,便于監(jiān)視

?變頻器能在柜門(mén)上就地操作?由于空間原因,改裝變頻器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)5.具備防爆功能的變頻器改造點(diǎn)如下:

A.防爆變頻器就地操作面板的引出和I/O控制開(kāi)關(guān)B.防爆變頻器---拆掉IGBT本身散熱器,改用散熱管C.防爆變頻器---拆除冷卻風(fēng)機(jī)和散熱器D.重新裝配的IGBT(去掉本身的散熱器)和輔助專用工具,導(dǎo)熱硅脂等E.由于防爆柜內(nèi)空間限制,改裝銅排,予充電電阻等元件改裝的予充電電阻位置予充電電阻專用散熱器E.由于防爆柜內(nèi)空間限制,改裝銅排,予充電電阻等元件改裝的三相動(dòng)力輸出接線位置F.由于防爆柜內(nèi)空間限制,改裝銅排,予充電電阻等元件G.某功率的6SE70用于防爆場(chǎng)合的改造后的照片6SE70工程型變頻器的主要特點(diǎn):1.有多種控制方案供用戶選擇,如單/多機(jī),整流/逆變等2.功能強(qiáng)大如內(nèi)置專用提升功能3.擴(kuò)展靈活如DP,SIMOLINK4.內(nèi)部元件結(jié)構(gòu)清晰,方便專業(yè)用戶拆裝由于6SE70工程型變頻器本身不具備防爆功能,而煤礦井下提升設(shè)備改造市場(chǎng)相當(dāng)大.昆山申地公司按煤礦行業(yè)防爆要求自己研制防爆柜.且將變頻器改造后安裝在柜內(nèi).通過(guò)了國(guó)家相關(guān)機(jī)構(gòu)的檢測(cè)和認(rèn)證.

一.目前改造后的變頻器實(shí)際應(yīng)用遇到的問(wèn)題.1.IGBT壞(較多)2.整流單元輸出(較少)3.平衡電阻炸(較少)4.上電后CUVC板抱F011故障(內(nèi)部24V接反或CUVC板本身問(wèn)題)對(duì)于上述問(wèn)題,主要是用戶對(duì)拆裝變頻器不規(guī)范導(dǎo)致,如IGBT安裝不平且導(dǎo)熱硅較差,導(dǎo)致IGBT過(guò)熱或損壞.目前我們已安排用戶到SEDL參觀和學(xué)習(xí)正規(guī)的安裝流程和注意事項(xiàng).

3.當(dāng)速度高時(shí),出現(xiàn)F028故障:某一路整流單元有問(wèn)題,在低速時(shí)能正常工作.高速時(shí)無(wú)輸出即出現(xiàn)F028.

4.主從控制不平衡:某些礦井提升機(jī)較大,驅(qū)動(dòng)裝載須二臺(tái)或三臺(tái)同時(shí)控制,此時(shí)需主從控制,速度同步和負(fù)荷分配.由于優(yōu)化沒(méi)做出現(xiàn)電流不平衡.

二.目前改造后變頻器實(shí)際應(yīng)用的技術(shù)問(wèn)題.

1.優(yōu)化過(guò)不去:由于某些整流單元拆去銅排,用電纜代替,當(dāng)電纜較長(zhǎng),即出現(xiàn)此問(wèn)題.我們只能手動(dòng)設(shè)電感,電容參數(shù).

2.控制電源合閘出現(xiàn)F011:由于內(nèi)部控制電源DC24V接反.IGD電源也接反,導(dǎo)致此問(wèn)題.1.VACON:初期用到較多,但服務(wù),維修等無(wú)