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高压变频器在山东煤矿提拔绞车上的使用

2014-04-11 14:11:03

  高压变频器在山东煤矿提拔绞车上的使用
  The Application of High Voltage Inverter in the Colliery Hoist in Shandong

  徐矿综合利用发电有限公司  鹿海云
  山东明兴矿业集团有限公司小港煤矿  董仕奎
  山东新风光电子科技发展有限公司   陈建行
  Lu Haiyun  Dong Shikui  Chen Jianhang

  摘  要:本文引见了高压变频器在矿山提拔机上的使用状况, 对高压提拔变频调速体系革新历程及结果作了阐述。
  关键词:高压提拔变频调速体系  煤矿提拔绞车  革新
  Abstract: The paper introduces the application of high voltage inverter in the mining hoist. The transform course and result of the system of high voltage lifter inverter is expounded.
  Key words: The system of high voltage lifter inverter   The colliery hoist   Transformation
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  山东明兴矿业集团有限公司坐落在莲花山下、汶水之畔,位于新泰市城区西十公里小港村西,是一家以煤为主、多业并举的综合性消费企业集团,属国有中型二级企业。小港煤矿是明兴矿业集团的部属煤矿之一,矿井煤田范畴处于新汶煤田北部,新汶向斜的北翼,井田工具走向长7km,南北宽0.5km,面积3.4889km2,现矿井地质储量3134.1万吨,可采储量1884.1万吨,审定为90万吨/年。副井提拔机为双筒式矿井提拔机,现场装备如图1所示。

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图1  现场装备
 

  机电的调速方法接纳传统的串电阻调速方法,该调速方法属于落伍手艺,存在以下缺陷:
  (1)大量的电能耗损在转差电阻上,形成了严峻的能源华侈。
  (2)控制系统庞大,招致体系的故障率高,接触器、电阻器、绕线机电碳刷简单破坏,保护工作量很大,间接影响了消费服从。
  (3)低速和匍匐阶段需求依托制动闸皮摩擦滚筒实现速度掌握,特别是在负载发作变革时,很难实现恒减速掌握,招致调速不持续、速度掌握机能较差。
  (4)启动和换档打击电流大,形成了很大的机器打击,招致机电的使用寿命大大低落,并且极简单呈现“掉道”征象。
  (5)自动化水平不高,增长了开采本钱,影响了产量。
  (6)低速段的启动力矩小,机器特性比力软,带负载能力差,无法实现恒转矩提拔。
  针对以上这些成绩,煤矿决议对原体系停止革新。按照现今科技的开展,接纳手艺含量较高的变频调速,替换本来的绕线机电串电阻调速,是较幻想的计划。经矿方多方面考查多个用户现场,终极选用山东新风光电子科技发展有限公司消费的风景牌JD-BP37-280T型高压变频器提拔体系。
  2 新风光高压提拔机变频器体系的特性
  新风光电子公司是海内最早的处置提拔机变频器研讨的专业厂家,风景牌高压提拔机变频器被列入国度火炬计划,产物荣获国家重点新产品、山东省科技进步奖,产物被列入国家重点节能技术推广目次第一批名单,风景高压提拔机变频器弥补了单位串联式多电平高压变频器不能四象限运转的海内空缺,产物手艺具海内抢先程度。
  2.1体系引见
  JD-BP37-280T型高压提拔变频调速器接纳进口IGBT为主控器件,接纳先辈的矢量掌握调速手艺,以DSP为掌握焦点,经心奇妙科学的程序逻辑,以彩色液晶触摸屏为人机对话界面,科学人性化的界面言语,全中文的言语显现,便于操纵及查询。风景牌高压提拔机变频器,便可用于鼠笼式机电也可用于绕线式机电,便可用于新矿井配套安装,也可用于老矿井革新。风景6kV高压提拔变频器,接纳若干个高压逆变器功率单位串连的方法实现间接高压输出,所用的6kV高压提拔变频器,变压器有18组付边绕组,每相分为6个功率单位,三相共18个单位,接纳36脉冲整流,输入端的谐波身分远低于国标划定。高压提拔变频器体系构造如图2所示。功率单位电路如图3所示。

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  控制器焦点由高速32位芯片运算来实现,经心设想的算法能够包管机电到达最优的运转机能。人机界面供给友爱的全中文监控和操纵界面,同时能够实现长途监控和网络化掌握。PLC控制器用于柜体内开关旌旗灯号的逻辑处置,以及与现场各类操纵旌旗灯号和形态旌旗灯号的和谐,加强了体系的灵活性。控制器及各掌握单位板中接纳先辈的单片机等大规模集成电路和外表焊接手艺,体系具有极高的可靠性。另外还有一个CPU,卖力管理LED显示屏和键盘。
  另外,控制器与功率单位之间接纳多通道光纤通信手艺,高压部门和高压部门完整可靠断绝,体系具有极高的安全性,同时具有很好的抗电磁滋扰机能,而且各个功率单位的掌握电源接纳一个独立于高压体系的统一控制器,便利调试、维修、现场培训,加强了体系的可靠性。
  高压提拔变频器是全部电控体系的一个焦点部门,它具有与电控体系相适配的各类接口。它承受操作台电控体系的操纵号令,同时它又将运转形态,包罗事情频次、机电电流、电源电压、电流及毛病信息随时送给电控体系。变频器自己又将事情旌旗灯号及事情形态自动记录以备查阅,根据用户要求毗连打印装备,每班数据打印,构成装备报表。变频器的所有输入、输出接口均停止了断绝,制止对变频器引入滋扰。当机电处于负力提拔时,变频器及时检测停止能量回馈电网。
  2.2操作台(双PLC体系和中央继电器)
  操纵台上设有各类工况显现装备,以彩色液晶触摸屏为次要显现装备,显现各内部接点行动形态,各模仿量回路形态等,视觉愈加直观,便于保护调养事情。同时还具有必要的开关量、模仿量的数字显现,能够自力供给须要的提拔数据,此中包罗:安全回路指示灯,油压数字显现液压表,减速、毛病声光报警显现,高、高压表,电流表等。掌握回路既有触摸屏软节点掌握,削减按钮及继电器触点的保护量,又有继电器线路硬接点的掌握,应急备用。双PLC及双掌握回路的操作台体系愈加经济安全可靠。
  3 革新计划
  3.1原提拔装备参数

  副井提拔绞车为双筒式矿井提拔机,型号为2JK-2.5/20,双滚筒单绳绕线式,滚筒直径是2.5米,直井,单罐笼。次要作为职员及辅料的运输,启动频仍,负载变革范畴大。
  提煤容器为箕斗,提媒工艺如图4所示:

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  3.2高压变频器参数
  风景高压提拔机变频器为能够四象限运转的能量回馈型变频器,接纳最先辈的矢量掌握手艺,加快时能够实现最大的转矩输出,加快工夫缩小至最短,而减速时,能够掌握机电在四象限运转,输出制动转矩,减速工夫缩至最短,同时,将势能转化为电能,回馈至电网,从而到达节能的目标。风景高压提拔机变频用具体参数如表2所示。

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  3.3革新计划
  根据消费状况肯定装备革新工夫定于2011年9月中旬停止。为不大面积影响煤矿消费,把辅料预先下放到位,间歇性停机革新。革新次第以下:
  (1)先把变频器安装到位,开端调试一般。
  (2)然后停止主回路线路革新,主回路革新道理如图5所示:

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  图5中K1、K2、K3为三台高压断绝开关,为了确保不向变频器输出端反送电,K1、K3与K2接纳电磁互锁操动机构,实现电磁和机器互锁。K4为转子侧双掷开关,变频运转时,K4切换到变频侧,绕线机电转子线圈经双掷开关K4后处于短接形态;工频运转时,K4切换到工频侧,绕线机电转子线圈经K4接至原调速电阻安装。当K1、K3闭合,K2断开,K4切换到变频侧,机电变频运转;当K1、K3断开,K2闭合,K4切换到工频侧,电机工频运转,此时变频器从高压中断绝出来,便于检验、保护和调试。另外,为了包管安全,变频器高压连跳旌旗灯号和上一级的高压断路器也实现互锁,变频器高压连跳串入上一级高压断路器的脱扣线圈,变频器呈现毛病时,上一级的高压断路器断开,实现高压毛病连跳功用。
  (3)接下来停止操作台的牢固安装,毗连操作台与变频器之间的连线,调试操作台与变频器的旌旗灯号通报,一般后把变频器和操纵台联入到原操作系统中统调,带重载调试这是革新中的重点部门。全部革新工程流程如图6所示:

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  (4)高压变频调速提拔体系能够实现提拔绞车的主动运转和手动运转两种方法:
  ①主动运转方法
  一般事情形态下,操纵变频器及操作台内PLC丰硕的编程掌握才能,经由过程设置恰当的参数,变频器完整实现自动化运转,极大地提高了提拔机的运转服从及运转安全,大大低落了司机操作工的劳动强度。主动运转速度如图7所示:

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  图7中,以正转为例,开机时低速匍匐工夫t1、收到减速旌旗灯号后减速行动工夫t2、中速运转工夫t3、停机前匍匐工夫t4按照现场状况能够自在设置。提拔机运行历程中,除开、停机外,能够不需要野生干涉。
  ② 手动运转方法
  手动和主动运转方法可在操作台停止挑选,特别负载运转需求的状况下可用手动方法,操作者经由过程主今控制器掌握机电转速,以实现机电的匍匐、加快、减速、恒速运转,但在体系给出减速旌旗灯号后,为包管全部系统安全,变频器仍旧会启动机内主动减速法式。
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  变频器与主控台的接口次要以下:
   变频器承受主控台的正转、反转、急停以及转速给定等指令,变频器反应给主控台的旌旗灯号有:待机、运转、轻毛病、重毛病、旁路毛病、输出转速及输出电流等。
  变频器受高压电后,主控台经由过程检测机电的待机旌旗灯号,判定变频器曾经能够运转,主控台在主动模式下,经由过程掌握变频器,实现矿井提拔机运行的5段速度曲线。
  3.5变频器有关参数设置
  变频器的加减速工夫设置很重要,其设置底子原则有两个方面,第一,尽量操纵变频器本身的快速呼应功用,加减速工夫只管短,提高箕斗的运转速度,提高消费服从;第二,最大加速度不允许超越国度安标,避免安全事故,基于以上两点思索,实践使用中,变频器从0至50Hz的加快工夫设置为11s,从50Hz至0Hz的减速工夫设置为7s,经现场实践运转,完整满意现场运转要求。
  4现场使用状况及运转结果
  从今朝运转状况看,副井提拔绞车变频革新后,实现了电动机的真正软启动,收缩了提拔工夫,削减保护工作量,提高了消费服从。大大提高了提拔机的安全运转。高压提拔机变频器现场运转如图8所示。

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图8 风景高压提拔机变频器现场运转图

  绞车革新后,全部变频提拔体系具有以下特性:
  (1)变频体系抛弃了原电控调速用的交换接触器及调速电阻,提高了体系的可靠性,改进了操纵职员的事情情况。
  (2)实现了绞车机电的软起动和软截至,使运转愈加安稳,机器打击小。
  (3)启动及加快历程打击电流小,加快历程中最大启动电流不超过1.3倍的额定电流,提拔机在重载下从低速安稳无级光滑地升至最高速,也没有大电流呈现,大大地减小了对电网的打击。
  (4)增长了直流制动功用,使重车泊车时愈加安稳。
  (5) 节能效果显著。据实测,在低速段节能较着,普通可到达20%阁下。接纳回馈制动,节能结果越较着。
  (6) 庇护功用齐备,除了过压、欠压、过载、过热、短路等本身庇护外,还设有核心掌握的连锁庇护,包罗制动闸旌旗灯号与正、反转旌旗灯号的连锁,变频器毛病旌旗灯号与系统安全回路的连锁,机内备有主动减速法式等。对提拔机运行历程中的参数及能够危及提拔机一般运转的装备停止监测,并具有毛病显现、报警功用。
  (7) 削减保护工作量,收缩了提拔工夫,提高了消费服从。
  鉴于风景高压提拔变频体系革新的优良结果,同期革新的主井提拔体系也接纳新风光电子公司消费的高压提拔机变频器。

 

 

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