矿用提升机变频调速系统改造方案———矿用提升机变频调速系统改

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  一、概述
    矿井提升机广泛用于煤炭、有色金属、黑色金属、非金属、化工等矿山的竖井、斜井的提升系统用作提升矿物和物料及设备等,是矿井系统设备的咽喉,在整个生产过程中,占有非常重要的地位,矿用生产是24小时连续作业,即使短时间的停机维修也会给生产带来很大损失。因此,设备的安全可靠运行就显的特别重要。目前的电控系统存在着很多的不足,矿用提升机的技术改造要求迫在眉睫。
    变频调速是近年来发展起来的一门新兴的自动控制技术,它利用改变被控对象的电源频率,成功实现了交流电动机大范围的无级平滑调速,在运行过程中能随时根据电动机的负载情况,使电机始终处于最佳运行状态,在整个调速范围内均有很高的效率,节能效果明显。采用变频器对异步电动机进行调速控制,由于使用方便、可靠性高并且经济效益显着,所以得到广泛应用。
    因此,应用矿用提升机专用变频器,对提升机原有控制系统进行改造,将成为历史的必然趋势。
  二、传统提升机电控系统
  1、矿用提升机电力拖动系统
    目前全国各类矿山的提升机(绞车)多采用交流绕线式异步电动机转子串电阻调速方案,用交流接触器进行速度段切换,这种调速方式在低同步状态没有制动力矩,而提升工艺要求拖动系统在低速爬行段能够工作在制动状态(下放重物)或电动状态(提升重物)。
  2、传统提升机电控系统存在的不足
    挡位调节,调速不连续,运行中机械振动大,矿车冲击大,制动不安全;
    启动及换挡时冲击电流大,启动电流一般是额定电流的1.7倍,有时会更大,如果加速快,甚至会引起总开关跳闸;
    调速时大量的电能消耗在电阻上,浪费严重,造成工作环境恶劣,空间噪声大;
    维修量大,不方便。由于操作时交流接触器频繁动作,易造成触点及线圈的烧坏,转子更换碳刷频繁;
    耽误生产。矿井是连续24小时工作,生产量大,任务繁重,由于电控系统设计落后,制造工艺落后,即使是短时间的维修,也会给生产带来损失。
  三、配有矿用提升机专用变频器的提升机电控系统
    变频系统甩掉了原电控调速用的交流接触器及调速电阻,提高了系统的可靠性,改善了操作人员的工作环境,使噪音及室温降低了很多。
    调速连续方便,分段预置,连续平滑调节。
    实现了低频低压的软起动和软停止,使运行更加平稳,机械冲击小。
    启动及加速过程冲击电流小,加速过程中最大启动电流不超过1.3倍的额定电流,提升机在重载下从低速平稳无级平滑地升至最高速,也没有大电流出现,大大地减小了对电网的冲击。
    增加了直流制动功能,使重车停车时更加平稳,有效避免了“溜沟”现象。
    采用能耗制动、回馈制动或超级电容吸收技术,成功解决了位能负载在快速、减速或急停时的再生发电能量处理问题,保证了变频器的安全运行。
    转矩补偿达到规范要求,重车启动正常。
    节能效果显着。据实测,在低速段节能明显,一般可达到30%左右。而且矿井越浅,低速段运行时间越长,节能效果越明显。
    采用变频控制后,原绕线式电机可改为普通电机,这不但降低了成本,普通电机比绕线式电机可节约投资1/3,而且电机维护方面,避免了转子炭刷的烧损及维护。
  3.    矿井提升机专用变频器的特点
    矿用电网波动较大,变频器在(380V-10KV)±20% 能正常工作。
    运行平稳,加减速平滑,运行速度曲线加速段、减速段为S型,在加减速过程中可做到加速度连续,无撞击感。
    对回馈能量的处理方法:
    回馈制动,带有能量回馈单元。将制动时产生的再生    能量回馈到电网。
    变频器在整个工作过程中提供所需要的力矩特性:
    启动力矩大于2倍额定转矩,尤其是当矿车停在井筒中间时,启动转矩比额定转矩大得多。低频转矩在6HZ时大于1.6倍额定转矩。
    有足够的加速力矩,适应重车提升时的加速过程。
    运行过程中由于道轨不平整或滚筒偶尔出现钢丝绳绞绳,会引起电机力矩的 跳变,变频器能承受这种跳变。
    运行过程中若出现偶然事件,要求快速停车时能给出大于额定转矩的制动力矩,这时会有较大的能量馈送给变频器。
    停车状态下,能给出大于额定转矩的制动力矩,防止重车下滑。
  4.变频器技术指标
    变频器容量:90KW-400KW/380V,200KW-5000KW/6KV、10KV。
    频率范围:2-50HZ分段予置,连续调节。
    工作电压范围:(380V-10KV)±20%
    过载能力:
    160%额定电流,允许1分钟;
  220%额定电流,允许1.5秒。
    转矩特性:
    启动转矩,大于2倍额定转矩;
  低频转矩,6HZ时大于1.6倍额定转矩;
  制动转矩大于额定转矩。
    两种制动方式:
    直流制动;
    回馈制动,带有能量回馈单元,将制动时产生的再生能量回馈给电网。
    除一般变频器所具有的过压、欠压、过载、短路、温升等多种保护功能外,具有开机连锁保护、自动限速保护功能等。在各种不利情况下,能够避免事故、确保安全。
    远距离操作及显示,能显示多种设置参数及运行参数。
  5、几种特殊功能的实现
  (1)对再生能量的处理
    变频器的主回路采用双向逆变方案。原理示意图如图2所示。
  (2)直流制动的作用
     提升机配用变频器,直流制动功能对系统的安全运行起重要作用。当重车在井筒中间停车时,变频器由高速平滑地降到低速,随之施加一直流制动信号使绞车停止,当机械制动起作用后方可去掉直流制动信号,使重车靠机械抱闸的作用停在中间。启动时,先对电机施加一直流制动信号,当检测到机械抱闸打开时,方可去掉直流制动信号,加上启动电压,绞车转动。机械抱闸抱紧状态一直在变频器检测下,一旦机械抱闸打开,马上给电机施加直流制动信号,确保重车不可能下滑,要绝对避免“溜勾”现象。
    为了尽量减小运行过程中的机械冲击,在变频器启动与停止过程中,最好做到加速度是连续的,即运行和速度曲线是平滑的,即通常所说的S形(在加速段、减速段速度曲线)加、减速曲线,见图4。
    当井下及井口停车倾角很小时(约30),这时要求绞车运行速度很低,否则会出现“松绳”现象。另外根据井筒中轨道情况,要求变频器能以不同的频率工作。根据现场情况,变频器可设置5个频率段。例如设置6HZ、15HZ、25HZ、35HZ、50HZ 5个不同的速度。主令控制器的不同位置,对应不同的直流控制电压,也即对应不同的运行频率。
  (4)自动限速保护
    当运行接近终点时,给出一个减速信号,接到减速信号后,若主令控制器已经操作减速,则变频器按照主令控制器的操作改变运行速度。若收到减速信号后,主令控制器没有正常操作,则自动启动机内的自动减速程序,将变频器的工作频率按预定要求逐步变为低速运行。这对预防“过卷”是十分必要的。此外,绞车带有测速发电机,当测速发电机给出超速信号时,变频器也能自动减速。
  (5)连锁开机功能
    绞车开机必须按照给出的命令操作,当给出“上行”或“下行”命令时,若操作人员的操作与命令不符,连锁功能对此操作不响应,变频器不启动,连锁功能是保证安全运行的重要措施。
  四、变频改造后的经济效益分析
  1.变频器在低速段运行时节能显着,由于提升机在井口及井底时都处于低速运行,根据现场情况,一般设置升速点及减速点分别在70-100m左右,因此其低速运行段大约在140-200m,根据坡长的不同,其低速段约占30%左右,其综合节电率约在20%左右。
  2. 采用变频控制后,由于设置直流制动,在运行时油闸全敞开,减轻了原工频控下的磨损,油闸只是作为一种辅助设施,在电机停稳后或在急停时快速抱闸用,据测算,该项损耗大大减低,每年也可节省2-3万元。
  3. 原工频控制采用交流接触器进行速度段切换,用调速电阻调速,而变频控制则将其全部甩掉,不但节省了投资,也增加了可靠性,原用接触器及调速电阻,每2-5个月即可更换一次,维修费用大,而且耽误生产。
  4. 采用回馈制动,其再生能量能回收利用,这也节约了一部分电能。
    综上所述,其综合经济效益是十分明显。

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1 个评论

zwcz***  新手上路  发表于 2022-7-3 13:39:35  | 显示全部楼层
楼主辛苦了!十分感谢您能码这么多的字!文中的图表哪去了呢?
没有图的文章怎么看?特别是技术性的文章,怎么看???
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