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    應(yīng)用案例 | 變頻器在煤礦提升機(jī)中應(yīng)用

    發(fā)布時(shí)間:2023-06-28 16:26:24  來(lái)源: 變頻器世界 點(diǎn)擊數(shù):931

    應(yīng)用案例 | 變頻器在煤礦提升機(jī)中應(yīng)用


    煤礦提升機(jī)是煤礦、鐵礦、有色金屬礦生產(chǎn)過(guò)程中的重要設(shè)備。提升機(jī)的安全、可靠運(yùn)行,直接關(guān)系到企業(yè)的生產(chǎn)狀況和經(jīng)濟(jì)效益。煤礦井下采煤,采好的煤通過(guò)斜井用提升機(jī)將煤車(chē)拖到地面上來(lái)。煤車(chē)廂與火車(chē)的運(yùn)貨車(chē)廂類(lèi)似,只不過(guò)高度和體積小一些。在井口有一絞車(chē)提升機(jī),由電機(jī)經(jīng)減速器帶動(dòng)卷筒旋轉(zhuǎn),鋼絲繩在卷筒上纏繞數(shù)周掛上一列煤車(chē)車(chē)廂,在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下將裝滿煤的列車(chē)從斜井拖上來(lái)或放下去。這種拖動(dòng)系統(tǒng)要求電機(jī)頻繁的正、反轉(zhuǎn)起動(dòng),減速制動(dòng),而且電機(jī)的轉(zhuǎn)速按一定規(guī)律變化。目前,大多數(shù)中、小型礦井采用斜井絞車(chē)提升,傳統(tǒng)斜井提升機(jī)普遍采用交流繞線式電機(jī)串電阻調(diào)速系統(tǒng),電阻的投切用繼電器—交流接觸器控制。
    施工方案
    為克服傳統(tǒng)交流繞線式電機(jī)串電阻調(diào)速系統(tǒng)的缺點(diǎn),采用變頻調(diào)速技術(shù)改造提升機(jī),可以實(shí)現(xiàn)全頻率(0~50Hz)范圍內(nèi)的恒轉(zhuǎn)矩控制。對(duì)再生能量的處理,可采用價(jià)格低廉的能耗制動(dòng)方案或節(jié)能更加顯著的回饋制動(dòng)方案。為安全性考慮,液壓機(jī)械制動(dòng)需要保留,并在設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)液壓機(jī)械制動(dòng)和變頻器的制動(dòng)加以整合。
     
    考慮到繞線式電動(dòng)機(jī)比鼠籠式電動(dòng)機(jī)的力矩大,且過(guò)載能力強(qiáng),所以仍用原來(lái)的4極55kW繞線式電機(jī),在用變頻器驅(qū)動(dòng)時(shí)需將轉(zhuǎn)子三根引出線短接。提升機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中,井下和井口必須用信號(hào)進(jìn)行聯(lián)絡(luò),信號(hào)未經(jīng)確認(rèn),提升機(jī)不能運(yùn)行。為顯示運(yùn)行時(shí)車(chē)廂的位置,使用E6C3-CS5C 40P旋轉(zhuǎn)編碼器,即電機(jī)旋轉(zhuǎn)1圈旋轉(zhuǎn)編碼器產(chǎn)生40個(gè)脈沖,這樣每?jī)蓚€(gè)脈沖對(duì)應(yīng)車(chē)廂走過(guò)的距離為1200×π/(24×40)=3.927,約為3.9mm。則與實(shí)際距離的誤差值為4-3.9=0.027mm,卷筒運(yùn)行一圈誤差為0.027×40×24=25.29mm,已知鋼絲繩長(zhǎng)度為120m,如果兩個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)車(chē)廂走過(guò)的距離用近似值3.9mm計(jì)算,120m全程誤差為25.92×120000/1200π≈825mm。
    再考慮到實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中有一個(gè)脈沖的誤差,則的誤差在821mm~829mm之間,對(duì)于數(shù)十米長(zhǎng)的車(chē)廂來(lái)說(shuō)誤差范圍不到1m,精度足夠。因此,用計(jì)數(shù)器實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)出的脈沖個(gè)數(shù),則可計(jì)算出車(chē)廂的位置并用顯示器顯示。另外一個(gè)問(wèn)題是計(jì)數(shù)過(guò)程中有無(wú)累計(jì)誤差存在?實(shí)際檢測(cè)時(shí),在一個(gè)提升過(guò)程開(kāi)始前,首先將計(jì)數(shù)器復(fù)位,第一個(gè)重車(chē)廂經(jīng)過(guò)某個(gè)位置時(shí),打開(kāi)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù),車(chē)廂在斜井中的位置以此點(diǎn)為基準(zhǔn)計(jì)算,沒(méi)有累計(jì)誤差。在操作臺(tái)上,用8英寸觸摸屏顯示交流電壓和電機(jī)工作電流以及車(chē)廂的位置。
    變頻器簡(jiǎn)介
    提升機(jī)的負(fù)載特性為恒轉(zhuǎn)矩位能負(fù)載,起動(dòng)力矩較大,選用變頻器時(shí)適當(dāng)?shù)亓粲杏嗔?,因此,煤礦提升機(jī)改造變頻器選用安邦信AMB600132kW變頻器。由于提升機(jī)電機(jī)絕大部分時(shí)間都處于電動(dòng)狀態(tài),僅在少數(shù)時(shí)間有再生能量產(chǎn)生。
    變頻器接入一制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻,就可以滿足重車(chē)下行時(shí)的再生制動(dòng),實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的下行。井口還有一個(gè)液壓機(jī)械制動(dòng)器,類(lèi)似電磁抱閘,此制動(dòng)器用于重車(chē)靜止時(shí)的制動(dòng),特別是重車(chē)停在斜井的斜坡上,必須有液壓機(jī)械制動(dòng)器制動(dòng)。液壓機(jī)械制動(dòng)器受PLC和變頻器共同控制,機(jī)械制動(dòng)是否制動(dòng)受變頻器頻率到達(dá)端口的控制,起動(dòng)時(shí)當(dāng)變頻器的輸出頻率達(dá)到設(shè)定值,例如0.2Hz,變頻器A、B端口輸出信號(hào),表示電機(jī)轉(zhuǎn)矩已足夠大,打開(kāi)液壓機(jī)械制動(dòng)器,重車(chē)可上行;減速過(guò)程中,當(dāng)變頻器的頻率下降到0.2Hz時(shí),表示電機(jī)轉(zhuǎn)矩已較小,液壓機(jī)械制動(dòng)器制動(dòng)停車(chē)。緊急情況時(shí),按下緊急停車(chē)按鈕,變頻器能耗制動(dòng)和液壓機(jī)械制動(dòng)器同時(shí)起作用,使提升機(jī)在盡量短的時(shí)間內(nèi)停車(chē)。
    提升機(jī)傳統(tǒng)的操作方式為,操作工人坐在煤礦井口操作臺(tái)前,手握操縱桿控制電機(jī)正、反轉(zhuǎn)共三擋速度。為適應(yīng)操作工人這種操作方式,變頻器采用無(wú)級(jí)(無(wú)檔位)調(diào)速。
    施工效果對(duì)比
    由于變頻器具有軟啟動(dòng)、大范圍內(nèi)平滑調(diào)速、節(jié)能效果顯著等優(yōu)點(diǎn),因此綜合多方考察,決定采用深圳安邦信電氣有限公司生產(chǎn)的系列變頻器對(duì)提升機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行變頻改造,經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的運(yùn)行,證明改造的效果比較理想,主要表現(xiàn)在:
    1、實(shí)現(xiàn)了啟動(dòng)時(shí)的軟啟動(dòng)、軟停車(chē),減輕了對(duì)電網(wǎng)的沖擊。
    2、變頻器的頻率連續(xù)調(diào)節(jié),使調(diào)速更加方便、可靠,運(yùn)行更平穩(wěn)。
    3、使用變頻器后省去原先的換檔接觸器及調(diào)速電阻,即節(jié)省了維修費(fèi)用,又減少了停機(jī)維修時(shí)間,從而提高了產(chǎn)量。同時(shí)改善了惡劣操作環(huán)境,使工人避免在夏季調(diào)速電阻發(fā)熱告成的高溫條件下工作。
    4、在低速時(shí)節(jié)能效果十分明顯。礦井深300多米,測(cè)量時(shí)用4/50的電度表,在相同耗電量的情況下,用工頻可拉17勾,而使用變頻可拉26勾,即變頻比工頻多拉9勾。經(jīng)估算節(jié)電率約為20%。由于使用了變頻器,設(shè)備基本上是滿載運(yùn)行。即使我們采用保守算法,把132KW的電機(jī)功率折扣為120KW,每天只使用20小時(shí),每年工作360天,一年節(jié)電仍高達(dá)30.24萬(wàn)度(120*0.35*20*360=302400度)。若以每度電0.5元計(jì)算(當(dāng)?shù)仉妰r(jià)0.6元),則每年可節(jié)電費(fèi)15萬(wàn)多元(302400*0.5=151200元)。
    綜合結(jié)論
    繞線式電機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速,電阻上消耗大量的轉(zhuǎn)差功率,速度越低,消耗的轉(zhuǎn)差功率越大。使用變頻調(diào)速,是一種不耗能的高效的調(diào)速方式。提升機(jī)絕大部分時(shí)間都處在電動(dòng)狀態(tài),節(jié)能十分顯著,經(jīng)測(cè)算節(jié)能20%以上,取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。另外,提升機(jī)變頻調(diào)速使系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性得到大大的提高,減少了運(yùn)行故障和停工工時(shí),節(jié)省了人力和物力,提高了運(yùn)煤能力,間接的經(jīng)濟(jì)效益也很可觀。


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