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C500變頻器在礦井提升機上的應用
日期: 2019-09-24
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  摘要:本文主要介紹了新科瑞C500變頻器在宜章縣長策銀礦礦井提升機進行上的應用,長策銀礦礦井提升機原系統采用繞線式異步電機轉子回路串電阻的調速方式,采用C500變頻器對其進行升級改造,大大降低了系統的故障率、降低了電能、提升了生產效率。

  關鍵詞:C500變頻器 繞線式異步電機 礦井絞車

  一、引言

  礦井提升機是采礦生產過程中的重要設備:人員的升降,材料、設備的輸送都需要通過它來完成的。礦井提升機被稱為“礦井的咽喉”,是礦井井下作業和地面相聯接的樞紐。礦井提升機機作為礦山的一種重要設備,其運行的可靠性、安全性、經濟性要求都備受關注。

  二、礦井絞車電氣傳動要求

  1. 礦井絞車負載特性

  重物上升時,電機需要克服各種阻力(包括重物的重力和摩擦力等),屬于阻力負載。

  重物下放時,由于重物本身具有按照重力加速度下降的能力(位能),因此,當重物的重力大于傳動機構的摩擦阻力時,重物本身的重力(位能)是下降的動力,電機成了能量的接受者,故屬于動力負載。

  2、礦井絞車電機對驅動器的要求

 ?、賳愚D矩大,調速特性好;

 ?、谶^載能力強;

 ?、鄣皖l時能輸出較大轉矩,懸掛時不能溜車;

 ?、芟路艜r,電機有較大再生能量產生,要求能夠合理處理電機再生能量。

  3、礦井絞車傳統控制系統缺點

 ?、倌芎拇?/p>

  礦井絞車傳統調速方式為繞線式電機轉子串電阻調速。這種控制系統大量的轉差功率消耗在轉子串接的電阻上(一般情況下可占總能耗的30%以上),造成大量電能浪費,從節能和經濟兩方面來講,都不可取。

 ?、谡{速性能差

  轉子串電阻調速方式屬于有級調速,其轉速的下降是通過轉子外接電阻消耗能量來實現的。最重要的是轉速越低,電機的機械特性越軟,輸出轉矩越小。且有級調速對電機和機械設備的沖擊大,設備運行不平穩,調速不連續,容易掉道,故障率高。對于礦井24小時連續生產模式,經濟損失大。

 ?、巯到y可靠性差

  (1)接觸器頻繁分、合(接觸器在大電流情況下頻繁分、合),經常造成接觸器觸點的燒結和線圈燒毀。

  (2)保護措施不完善,易發生電動機燒毀的現象。

  (3)制動器承受比較大的沖擊,閘皮磨損嚴重,容易出現抱閘抱不緊,經常需檢修、更換。

 ?、芫S護成本高

  (1)接觸器、繞線式電機轉子電刷、滑環經常需要維護、更換,費用較大。

  (2)減速機、制動器受沖擊大,經常需要維護。

  (3)轉子串電阻調速方式本身的特點最終導致的生產效率受到限制(經常出故障處于停機、維修狀態)、維護工作量大、使用維修成本上升。

  4、礦井提升機使用C500變頻器的優勢

 ?、僮冾l器調速性能好,啟動轉矩大,機械特性硬、定位準確。

 ?、谧冾l器運行平穩,對減速機、制動器的沖擊小,減小設備的維護量,延長提升機的使用壽命。

 ?、凼褂米冾l器后,無需再使用接觸器,同時繞線式電機也可以更改為鼠籠式電機使用,無需對電刷和滑環進行維護

 ?、茏冾l器運行效率高,對電機和系統具有完善的保護、監測及自診斷功能,如再結合PLC控制,可大幅度提高礦井絞車電控系統的可靠性。

 ?、萑サ袅藘却娮?,節約電能。

  三、C500變頻器在礦井提升機上的應用

  1、現場設備概況


C500變頻器在礦井提升機上的應用?

帶式制動礦用提升絞車

項目

參數

備注

絞車型號

JT-1*0.8


電機型號

YR250S-6

1臺

電機額定功率

45kW


電機額定電壓

380V


電機定子額定電流

88A


電機額定頻率

50Hz


電機額定轉速

966r/min


抱閘型號

YWZ3-400/90


電機控制方式:繞線式電機轉子串電阻調速

  2、根據礦井絞車設備的負載特性和控制要求,變頻回饋電控系統主要配置如下:

設備名稱

型號

數量

廠家

變頻器

C500-075G/090P-4T

1pcs

新科瑞電氣

制動單元&電阻

SU-200-4 ?;5歐姆/30kw

1pcs

新科瑞電氣

系統PLC

西門子S7-200

CPU224/AC/DC/繼電器

6ES7 214-1BD23-0XB8

1pcs

西門子

  3、礦井絞車變頻回饋節能改造系統

  礦井絞車系統改造后對礦井絞車提升機構電機進行無級調速,大大提升了提升機構的控制性能,而且減小了對電機和機械部分的巨大沖擊。同時,能量回饋將提升電機再生能量回饋到電網,大大節約了電能,降低了現場設備工作的環境溫度,延長了電氣設備的使用壽命。

  節能改造系統共有兩個控制柜,由變頻器、能量回饋裝置、PLC、接觸器等部分組成,其具體功能概述如下:

  1、系統改造后提升電機的變頻控制方式與原有的轉子串電阻工頻控制方式可以自由切換,兩種控制方式切換相互電氣聯鎖,保證系統工作的安全性。

  2、 系統改造后保留礦井絞車原有的操作方式和習慣,即保留原有的凸輪控制器的檔位控制和操作方式。這樣,既不會影響礦井絞車操作員的正常操作,又保證了礦井絞車特種設備檢驗合格。

  3、提升機構的變頻系統,具有短路、過電壓、過電流、缺相、過載、過溫等多種保護功能,最大限度的保護礦井絞車的提升機構。

  4、系統采用變頻器驅動提升機構電機,當電機拖動位能性負載下放時,電動機將處于再生發電狀態,制動電阻消耗發出來的多余電能,確保系統安全運行。

  系統原理示意圖如下:

  C500變頻器在礦井提升機上的應用


  4、系統調試

 ?、?PLC程序及控制回路調試。

  設備安裝結束后,控制回路上電,主回路不上電。進行控制回路和PLC程序調試,保證控制回路和PLC邏輯控制正確,各元器件動作正常。

 ?、?變頻器調試。

  a 將礦井絞車電機與減速機脫開,變頻器采用V/F控制方式空載運行,拖動電機,確保電機運行穩定,正常,變頻器輸出電壓、電流正常。

  B將礦井絞車電機與減速機脫開,變頻器采用無PG矢量控制方式,進行旋轉型自學習,獲得電機參數。然后采用無PG矢量控制方式空載運行,拖動電機,并調整相應參數保證電機運行穩定,變頻器輸出電壓、電流正常。

  c 將絞車電機與減速機連接,變頻器采用無PG矢量控制方式,帶負載運行變頻器,保證電機運行穩定。

  d 變頻器部分參數設置 

序號

參數

名稱

設定值

內容

備注

1

A1-02

選擇控制模式

2

無PG矢量控制


2

b1-01

選擇頻率指令

1

端子


3

b1-02

選擇運行指令

1

端子


4

b1-03

選擇停止方式

0

減速停止


5

C6-01

CT/VT選擇

0

CT(低載波恒力矩用途,150%1分鐘)


6

d1-02

頻率指令2

10HZ



7

d1-03

頻率指令3

23HZ



8

d1-04

頻率指令4

28HZ



9

d1-05

頻率指令5

33HZ



10

d1-06

頻率指令6

38HZ



11

d1-07

頻率指令7

45HZ



12

E1-01

設定輸入電壓

380V



13

E2-01

電機額定電流

88A



14

E2-02

電機額定滑差

2.75HZ



15

E2-03

電機空載電流

31.3A



16

E2-04

電機極數

6



17

E2-05

電機線間電阻

0.178Ω



18

E2-06

電機漏電阻

21.0%



19

E2-07

電機鐵芯飽和系數1

0.37



20

E2-08

電機鐵芯飽和系數2

0.63



21

E2-11

電機額定容量

45KW



22

H1-01

選擇端子S3的功能

3

多段速1


23

H1-02

選擇端子S4的功能

4

多段速2


24

H1-03

選擇端子S5的功能

5

多段速3


25

H1-04

選擇端子S6的功能

14

故障復位


26

T1-01

選擇自學習模式

0

旋轉型自學習


27

T1-02

電機輸出功率

45KW



28

T1-03

電機額定電壓

380V



29

T1-04

電機額定電流

88A



30

T1-05

電機基頻

50HZ



31

T1-06

電機極數

6



32

T1-07

電機額定轉速

966r/min



 ?、?能量回饋裝置調試。

  進行礦井絞車空載下放和重載下放試驗,正確設定能量回饋裝置的回饋動作電壓值,保證變頻器和能量回饋系統正常工作。

 ?、?系統整體調試運行。

  整個系統進行整體測試,保證礦井絞車空載提升和下放、重載提升和下放,各檔位速度符合要求,換擋正常,變頻器和能量回饋裝置運行正常。并進行工、變頻切換試驗,保證切換正常,工頻運行正常。

  5、現場圖片

  C500變頻器在礦井提升機上的應用


  四、IPC變頻回饋電控系統在礦井絞車節能改造上應用的效果與客戶評價

  系統實際運行證明,IPC變頻回饋電控系統在礦井絞車節能改造上的應用,不改變原有礦井絞車的操作方式,且原有的手剎基本可以不再使用,使操作簡化。系統運行穩定、可靠,調速性能優良,啟動轉矩和低頻轉矩輸出大;提升機構下放時,將電機再生發電狀態下多余的電能回饋到電網,大大節約電能??蛻魧PC變頻回饋電控系統在礦井絞車節能改造上的使用效果非常滿意。

  經過實際的計量,IPC變頻回饋電控系統相比原來的礦井絞車繞線式電機轉子串電阻調速方式,能夠節約電能高達28%以上。

  五、結束語

  C500變頻器在礦井絞車節能改造上的應用,提高了礦山行業的提升絞車設備的自動化水平,加快了礦山行業的產業裝備升級。對提高礦山行業的產能,保證礦山行業安全生產都起到了非常積極的作用。

  更為重要的是,礦井提升絞車設備屬于礦山大型設備,其能耗占整個礦山生產總能耗比重大,變頻回饋電控系統相比繞線式電機轉子串電阻調速系統,能夠大大的節約電能,真正的為礦山行業的生產降低成本,產生經濟效益。


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