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高压变频器在内蒙古煤矿提拔绞车上的使用

2016-05-03 17:10:00

The www.77139.compplicationwww.77139.comHigh Voltage Inverter in the Colliery Hoist in Neimenggu
    新风光电子科技股份有限公司  郭金星  郭培彬  刘清平
Guo Jinxing   Guo Peibin   Liu Qingping

 
摘  要:变频革新是煤矿提拔体系节能的次要手腕之一。本文引见了风景高压变频器在内蒙古某煤矿提拔机上的使用状况。
关键词:高压提拔变频调速体系  煤矿提拔机  革新
Abstract: The frequency conversion transformation is one of coal mine promotion system energy conservation main methods.This article briefes the application on mine elevator of the Fengguang brand high-voltage inverter in Neimenggu coal mine .
Key words: The system of high voltage lifter inverter   Coal mine hoist   Transformation
1 弁言
在矿井的各动力设备中,提拔机体系是最为主要、耗能最大的装备。提拔机运行的可靠性间接影响矿井的产能和职员、装备起落井速度,间接关系到矿井的安全生产程度;同时提拔机的调速方法也是对吨煤电耗程度影响最大的身分。
长期以来,矿用提拔机遍及利用绕线式异步电机转子串电阻的办法停止调速掌握。该办法本钱较低,但转矩脉动大,机电电流大,能耗高,且转子串电阻调速控制电路庞大,接触器、电阻器、绕线机电电刷等简单破坏,影响企业安全生产程度。跟着电力电子与机电掌握手艺的开展,接纳变频调速的办法能够从根本上处理上述成绩。
2 一般高压变频器与风景高压提拔机变频器的差别
2.1一般高压变频器
通用变频器多数为电压型交-直-交变频器,三相交流电起首经由过程二极管不控整流桥获得脉动直流电,再经电解电容滤波稳压,最初经逆变输出电压、频次可调的交流电给电动机供电。
可是通用变频器不能间接用于需求快速起、制动和频仍正、反转的调速体系,如高速电梯、矿用提拔机、轧钢机、大型龙门刨床、卷绕机构张力体系及机床主轴驱动体系等。由于这类体系要求机电四象限运转,当机电减速、制动大概带位能性负载重物下放时,机电处于再生发电形态。因为二极管不控整流器能量传输不可逆,发生的再生电能传输到直流侧滤波电容上,发生泵升电压。而以IGBT为代表的全控型器件耐压较低,太高的泵升电压有可能破坏开关器件、电解电容,以至会毁坏机电的绝缘,从而要挟系统安全事情,这就限定了通用变频器的使用范畴。
2.2风景高压提拔机变频器
为处理电动机处于再生发电形态发生的再生能量,海内在中小容量体系中多数接纳能耗制动方法,即经由过程内置或外加制动电阻的办法将电能耗损在大功率电阻器中,实现机电的四象限运转,该办法固然简朴,但缺陷是不言而喻的: (1)华侈能量,低落了体系的服从;(2)电阻发烧严峻,影响体系的其他部门一般事情;(3)简朴的能耗制动偶然不能实时抑止快速制动发生的泵升电压,限定了制动机能的提高。
为了实现机电的四象限运转,并克制传统制动办法的并联电阻耗损能量形成的华侈,新风光率先研制了提拔机变频调速体系,在变频器整流电路中接纳自关断器件停止PWM掌握,使能量双向流动,使机电四象限运转;使机电很快到达速度要求,静态呼应快。产物填补国内空白。
风景JD-BP37-T系列高机能高压变频调速产物,以高速DSP(TMS320F2812)为掌握焦点,分离矢量掌握手艺,交融了能量回馈手艺,以及IGBT大电流驱动手艺,是新一代高机能完善无谐波高压变频调速产物的典范代表。矢量掌握功用使得异步电机启动转矩大,静态转矩呼应好,调速精度高。能量回馈手艺的使用,使得功率单位串连型高压变频器具有了四象限运转才能,能量能够在电网和机电之间双向流动。矢量掌握手艺道理如图1所示。
 

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图1 矢量掌握手艺道理框图
高压提拔机变频器功率单位道理如图2所示,高压提拔机变频器可以停止能量回馈,功率单位硬件上相对一般高压变频器将输入整流二极管改换为IGBT,掌握上接纳双PWM整流,实现了能量双向流动。

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图2 高压提拔机变频器功率单位道理框图
风景高压提拔机变频器在工作中具有以下特性:
①当机电处于拖动形态时,能量由交换电网经整流器中央滤波电容充电,逆变器在PWM掌握下将能量传送到机电。
②当机电进入发电形态,其再生能量经逆变器的续流二极管向中央滤波电容充电,使中央直流电压降低,此时在PWM掌握下将能量回馈到交换电网,完成能量的双向流动。
因为PWM整流器闭环控制感化,使电网电流与电压同频同相位,提高了体系的功率因数,消弭了网侧谐波净化。其长处是制动力矩大,调速范畴宽,静态机能好。
风景高压提拔机变频器回馈电流和电网电压波形如图3所示。
 
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图3 回馈电流和电网电压波形
能量通报历程如图4所示。
    
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图4 能量通报历程示意图
风景高压提拔机变频器除具有一般高压变频器的功用外,还针对绞车掌握,具有以下凸起特性:
(1)电源输入励磁涌流限定手艺:该手艺使得体系在每次上高压电时的打击电流小,对电网的打击也很小。
(2)体系断电主动庇护手艺:确保任何状况下体系都能安全运转。假如没有:提拔机重载下放历程中,碰到体系停电时,会形成单位破坏以至全部体系瘫痪。
(3)变频安装为间接高-高构造,间接6kV/10kV输入,间接6kV/10kV输出,能够间接安装利用,不需要对体系停止任何革新。
(4)功率单位主动旁路手艺:在提拔机运行历程中,不测呈现一个或几个功率单位毛病时,体系能够主动将毛病单位旁路,体系进入星点偏移掌握,连结输出的线电压均衡,同时连结最大输出转矩、电压,完成本次提拔使命。
(5)自力的掌握电源手艺:体系在不上高压电的状况下能够检测体系各个枢纽点的波形和调试、培训等,便利用户自行检验和保护。
(6)空载低消耗掌握手艺: 变频体系在待机形态下,空载消耗小,经实测比通用手艺产物要低2~3倍。
(7)接纳矢量掌握手艺,机电可四象限运转,具有不施闸悬停和力矩预置手艺。
(8)许诺能够现场停止实验:1~2个单位毛病能够旁路,完成一个提拔轮回。提拔机满载、全速提拔和下放电源停电实验,确保变频器不破坏。
(9)风景变频器单位内电解电容因采纳了本公司的专利技术(专利号ZL 2003 2 017356.2),能够将其使用寿命提高一倍。
(10)提拔机变频用具有回馈制动、直流制动、安全制动和动力制动等多项制动方法,包管了绞车可靠运转。
(11)具有完备的与电控体系对接的各个接口,实现与电控体系无缝毗连。
3风景高压提拔机变频器品格包管步伐
为提高可靠性,风景高压提拔机变频器采纳了以下步伐:
3.1设想及工艺包管步伐
(1)冗余技术
这包罗器件冗余(电压冗余、电流冗余等)、电路冗余、单位冗余等等。
(2)改良吸取电路设计,减小IGBT的电压、电流应力。
(3)高温升设想
功率器件、电解电容使用寿命和工作温度亲密相干,普通给出80℃时的事情期限,温度每降低10℃期限约低落一半,每降落10℃期限增加一倍。尽量地低落整机温升,将会大幅度提高整机可靠性。
(4)抗干扰设想
要包管整机高可靠性运转,应最大限度的提高整机抗干扰机能,次要从以下几方面动手:结构设计(屏障、接地断绝等步伐)、工艺设想(排板、布线等尽量公道)、电源设想(掌握电源应优良净化,制止从电源引入滋扰)、电路设计、软件设计、制造工艺等等。
(5)高温老化试验、步入式高高温交变湿热实验、电磁兼容实验等实验手腕齐备,可经由过程此实验可检杳出不良品或不良件,充实提高消费服从和产品品质。
3.2尝试手腕包管
新风光电子公司高压提拔机实验体系是目前国内同行业设想最先辈、尝试才能最壮大的提拔机产物实验平台。尝试平台由国度配变电尝试中心——天津电气传动研究所设想。该尝试体系可以满意提拔机变频器的各类尝试要求,实在模仿绞车提拔机现场各类工况,是风景高压提拔机变频器品格的有力包管。
每台风光高压提拔机变频出厂前除与一般高压变频停止一般的查验、尝试等外,还零丁进实在的现场模仿实验,真正做到四象限运转。在实在的现场模仿实验中,次要实验的项目有低频带载提拔、起动时的直流制动、内部毛病时的急停、单位毛病时的星点偏移、高速下放时的回馈制动、与电控接口的逻辑等各项实验。
4用户状况引见
内蒙古某煤矿,是一座年设想生产能力为1500万吨的现代化煤炭企业集团,矿井设想接纳立井开辟方法,安插两个大采高综采工作面,被列为国度煤炭工业“十二五”计划完工建立的项目。该矿副井提拔电控体系接纳交换绕线式机电转子串电阻调速,转子串电阻调速属有级调速,调速范畴受限,调速精度低,在减速时和下放重物时,华侈了大量的电能。具体来说有以下缺陷:
(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。
矿指导颠末研讨,决议革新副井提拔机加装变频器,同时保存原控制系统,使两套体系互为备用,增长体系运转的可靠性。变频器选用的是新风光电子科技股份有限公司消费的JD-BP37-1400T(1400kW/6kV)高压提拔机变频器,革新取得了胜利。
提拔机参数如表1、拖动机电参数表2所示。
矿机提拔机参数如表1所示。 拖动机电参数如表2所示。    

 
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风景高压提拔机变频用具体参数如表3所示。 

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5革新主回路计划
为了确保安全可靠,让变频调速体系与原调速体系并存,互为备用,随时能够切换。革新体系掌握思绪如图5所示。
  
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图5  工、变频体系切换掌握
高压提拔机变频器是全部革新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。共同自动控制的操作台运转时,电控台向变频器收回“正转运行”、“反转运转”和“变频急停”三路开关量旌旗灯号,以及一起4~20mA“给定转速”旌旗灯号。变频器向电控台收回“变频器待机”、“变频器毛病”和“安全回路”三路开关量旌旗灯号,以及用于显现的模仿量输出旌旗灯号。电控台掌握高压断路器分、合闸,别离连入响应的掌握回路中。绞车上安装的轴编码器向电控台收回机电转速及绞车位置旌旗灯号。电控台承受绞车司机的操纵指令。
全部提拔机体系中设有深度唆使生效、限速、过卷、反转、制动油过压、闸瓦磨损、松绳、速度监督、制动油超温、润滑油超压欠压、变频器的轻重毛病等庇护功用。体系能按照毛病性子做出呼应,须要时施行紧急制动,确保装备及职员的安全。
主回路革新道理如图6所示:

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                           图6  主回路革新图
    图6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。
6现场变频调试运转状况
2015年8月,高压提拔机变频器安装就位后,开端安装、调试变频器。按照现场工况状况,把变频器事情方法设置为无扭转编码器矢量掌握事情方法,同时把电动机的事情参数停止设置,然后带空电动机停止运转,检察变频器的工作情况与实际事情曲线停止比力后再次调解机电设置参数,使实践运转曲线与实际曲线到达分歧,最初带滚筒对参数停止微调。
为了考证变频器的带载才能,提拔机罐笼装满沙石料(超越额定负载量),变频器运转在1.5Hz,输入电流在18.5A,输出电流到达206A(电动机额定电流143A),罐笼迟缓的提拔,运转安稳;为了考证下放回馈才能,现场把一般事情利用的伞钻作为重物停止实验(伞钻重量为13吨),下放运转频次1.5Hz,输出电流100A,输入电流12A,变频器回馈事情一般。变频革新后,实现了提拔机加减速历程的安稳掌握,运转历程缆绳摆幅较着减小,职员起落温馨性明显提高,电动机启动电流与启动时振动明显低落;省去了转子串电阻形成的能耗,具有非常较着的节能结果。颠末实测,变频革新后,在提拔产量不异的状况下,变频运转时比工频节能20%以上。
7结束语
风景高压提拔机变频器在煤矿提拔机转子串电阻电控体系革新中,不只提高了提拔体系的安全性和可靠性,并且大大减低了维护费用,节能结果较着,实现了高转矩、高精度、宽调速范畴驱动,是交换提拔电机控体系开展的标的目的,使用远景宽广。
 
参考文献
[1]新风光电子使用手册[Z] 新风光电子科技股份有限公司

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