浅析变频器在提升机中的应用

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  煤矿提升机担负着全矿提人、提煤、运料等繁重工作。一旦出现故障,就将影响主矿生产,因此,它的正常运作,起着至关重要的作用。潞安矿业集团王庄煤矿主立井原采用710KW绕线半电阻调速,用交流接触器实现速度段切换,形成低速降压启动、档位切换加速、全速运行、档位切换减速、低速降压停车的过程。这种运行方式存在明显的缺点,主要体现在以下几个方面。
  [关键词]:变頻控制 变频调速
  中图分类号:TM921.51 文献标识码:TM 文章编号:1009-914X(2012)35- 0409-01
  1、大量的电能消耗在转子电阻上,造成了严重的能源浪费。当箕斗空车下放时,电机的转速超过了同步转速,电机处于发电状态。由于没有能量处理环节,大量的电能消耗在转子电阻上,致使电机能耗增加,不但浪费大量的电能,而且使电机铜损、铁损增加,而且增大了电机的维修费用。而空载时电机电流大约应在额定电流的60%左右。从这点看,应由30%左右的能量被消耗掉。
  2、原控制系统采用绕线电机转子串电阻的方式进行加速,不仅将大量的转差功率消耗在转子电阻上,浪费了大量的电能,同时电阻器的安装需要占用很大的空间,增加了机房建设的费用。这种切换转子电阻调速的控制系统复杂,导致系统故障率高,接触器、电阻器、绕线电机碳刷容易损坏,维护工作量很大,直接影响了提升机的生产效率。
  3、低速和爬行阶段要依靠制动闸皮摩擦滚筒实现速度控制。特别是在负载发生变化时,很难实现恒减速控制,导致调速不连续,速度控制性能较差。
  起动和换档冲击电流大,造成很大的机械性冲击,导致电机的使用寿命大大降低。
  4、自动化程度不高。增加了开采成本,影响矿山产量。
  5、低电压和低速段的启动力矩小,机械特性比较软、带负载能力差、无法实现恒转矩提升。
  针对以上这些问题,煤矿决定对原分流进行改造,采用技术含量较高的变频调速,替代原来的绕线电机电阻调速,变频调速实现了电机的软启动、软停车,连续平滑调速,特别是带能量回馈,可以将电机在发电状态下的再生电能回送电网,降低电能消耗,可节约大量的电能。
  变频控制的特点:
  1、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。
  2、实现了低频低压的软启动和软停止,使运行更加平稳,机械冲击小。
  3、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波平滑的升至最高速度,没有大电流出现,大大减小了对电网的冲击。
  4、节能效果显著,据实测,在低速段节能明显,一般可达到20%左右,采用回馈制动,节能效果更明显。
  5、采用CPU统一控制和PLC外端电路按口相结合,使调速系统具有很高的可靠性,增加了系统的抗干扰能力,同时利用PLC强大的控制功能实现灵活的控制方式。
  6、机内带有回馈单元,可直接输给电网,且不受回馈能量大小限制,适应范围广,节能效果明显。
  7、安全保护功能齐全,除了过压、欠压、过载、过热、短路等自我保护功能外,还设有外围的连锁保护,包括制动闸信号与正、反转信号的连锁,变频故障信号与安全回路的连锁。
  控制核心为北京合康亿盛科技有限公司生产的交压变频器,适用输入电压范围广,适合国内电网条件,功率单元模块化设计,维护方便,系统功率因数高,无需功率因数补偿装量,可有效减少无功输入,降低输入容量,减少用户电网增容费用,变频器采用单元串联脉宽调制叠波技术,大大削弱了输出谐波含量,电机不需因谐波而降额使用,没有谐波引起的脉动转矩,可延长电机和机械设备使用寿命。变频器CPU系统通过与PLC外端电路控制系统对接,对提升机进行起、加减速系统的控制,同时用变频器调节频率,使提升机的转速得到有效而精确的控制。
  采用变频控制后,在运行时工作闸全敞开,减轻了原工频控制下的磨损,抱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,损耗大大降低,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,而变频器则将其全部甩掉,也增加了可靠性,降低了设备维护费用。由于变频器一部分电能回馈电网,降低了运行电流,提高了功率因数,降低了无功损耗,其综合经济效益是十分明显的。
  煤矿提升机应用变频器控制在全国很多省份的煤矿得到了广泛的应用。在操作方便、运行可靠、改善工人的劳动环境,节电显著等方面都体现出很明显的优势。特别是近几年产品优化升级,一些新技术(包括PLC)的运用,使其可靠性应用得到极大的提高,提升机变频器实现四象限运行。电能的回馈等新技术,其应用前景将会是很广阔的。
  参考文献:
  1、冯垛生.变频器的应用与维护 华南理工大学出版社 2002.
  2、陈湘楚.矿山运输与提升设备 煤炭工业出版社 2004.
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