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應用案例 | 變頻器在煤礦提升機中應用

發(fā)布時(shí)間:2023-06-28 16:26:24  來(lái)源: 變頻器世界 點(diǎn)擊數:718

應用案例 | 變頻器在煤礦提升機中應用


煤礦提升機是煤礦、鐵礦、有色金屬礦生產(chǎn)過(guò)程中的重要設備。提升機的安全、可靠運行,直接關(guān)系到企業(yè)的生產(chǎn)狀況和經(jīng)濟效益。煤礦井下采煤,采好的煤通過(guò)斜井用提升機將煤車(chē)拖到地面上來(lái)。煤車(chē)廂與火車(chē)的運貨車(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,由電機經(jīng)減速器帶動(dòng)卷筒旋轉,鋼絲繩在卷筒上纏繞數周掛上一列煤車(chē)車(chē)廂,在電機的驅動(dòng)下將裝滿(mǎn)煤的列車(chē)從斜井拖上來(lái)或放下去。這種拖動(dòng)系統要求電機頻繁的正、反轉起動(dòng),減速制動(dòng),而且電機的轉速按一定規律變化。目前,大多數中、小型礦井采用斜井絞車(chē)提升,傳統斜井提升機普遍采用交流繞線(xiàn)式電機串電阻調速系統,電阻的投切用繼電器—交流接觸器控制。
施工方案
為克服傳統交流繞線(xiàn)式電機串電阻調速系統的缺點(diǎn),采用變頻調速技術(shù)改造提升機,可以實(shí)現全頻率(0~50Hz)范圍內的恒轉矩控制。對再生能量的處理,可采用價(jià)格低廉的能耗制動(dòng)方案或節能更加顯著(zhù)的回饋制動(dòng)方案。為安全性考慮,液壓機械制動(dòng)需要保留,并在設計過(guò)程中對液壓機械制動(dòng)和變頻器的制動(dòng)加以整合。
 
考慮到繞線(xiàn)式電動(dòng)機比鼠籠式電動(dòng)機的力矩大,且過(guò)載能力強,所以仍用原來(lái)的4極55kW繞線(xiàn)式電機,在用變頻器驅動(dòng)時(shí)需將轉子三根引出線(xiàn)短接。提升機在運行過(guò)程中,井下和井口必須用信號進(jìn)行聯(lián)絡(luò ),信號未經(jīng)確認,提升機不能運行。為顯示運行時(shí)車(chē)廂的位置,使用E6C3-CS5C 40P旋轉編碼器,即電機旋轉1圈旋轉編碼器產(chǎn)生40個(gè)脈沖,這樣每?jì)蓚€(gè)脈沖對應車(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,卷筒運行一圈誤差為0.027×40×24=25.29mm,已知鋼絲繩長(cháng)度為120m,如果兩個(gè)脈沖對應車(chē)廂走過(guò)的距離用近似值3.9mm計算,120m全程誤差為25.92×120000/1200π≈825mm。
再考慮到實(shí)際檢測過(guò)程中有一個(gè)脈沖的誤差,則的誤差在821mm~829mm之間,對于數十米長(cháng)的車(chē)廂來(lái)說(shuō)誤差范圍不到1m,精度足夠。因此,用計數器實(shí)時(shí)統計旋轉編碼器發(fā)出的脈沖個(gè)數,則可計算出車(chē)廂的位置并用顯示器顯示。另外一個(gè)問(wèn)題是計數過(guò)程中有無(wú)累計誤差存在?實(shí)際檢測時(shí),在一個(gè)提升過(guò)程開(kāi)始前,首先將計數器復位,第一個(gè)重車(chē)廂經(jīng)過(guò)某個(gè)位置時(shí),打開(kāi)計數器計數,車(chē)廂在斜井中的位置以此點(diǎn)為基準計算,沒(méi)有累計誤差。在操作臺上,用8英寸觸摸屏顯示交流電壓和電機工作電流以及車(chē)廂的位置。
變頻器簡(jiǎn)介
提升機的負載特性為恒轉矩位能負載,起動(dòng)力矩較大,選用變頻器時(shí)適當地留有余量,因此,煤礦提升機改造變頻器選用安邦信AMB600132kW變頻器。由于提升機電機絕大部分時(shí)間都處于電動(dòng)狀態(tài),僅在少數時(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(mǎn)足重車(chē)下行時(shí)的再生制動(dòng),實(shí)現平穩的下行。井口還有一個(gè)液壓機械制動(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,必須有液壓機械制動(dòng)器制動(dòng)。液壓機械制動(dòng)器受PLC和變頻器共同控制,機械制動(dòng)是否制動(dòng)受變頻器頻率到達端口的控制,起動(dòng)時(shí)當變頻器的輸出頻率達到設定值,例如0.2Hz,變頻器A、B端口輸出信號,表示電機轉矩已足夠大,打開(kāi)液壓機械制動(dòng)器,重車(chē)可上行;減速過(guò)程中,當變頻器的頻率下降到0.2Hz時(shí),表示電機轉矩已較小,液壓機械制動(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)和液壓機械制動(dòng)器同時(shí)起作用,使提升機在盡量短的時(shí)間內停車(chē)。
提升機傳統的操作方式為,操作工人坐在煤礦井口操作臺前,手握操縱桿控制電機正、反轉共三擋速度。為適應操作工人這種操作方式,變頻器采用無(wú)級(無(wú)檔位)調速。
施工效果對比
由于變頻器具有軟啟動(dòng)、大范圍內平滑調速、節能效果顯著(zhù)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)的系列變頻器對提升機系統進(jìn)行變頻改造,經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的運行,證明改造的效果比較理想,主要表現在:
1、實(shí)現了啟動(dòng)時(shí)的軟啟動(dòng)、軟停車(chē),減輕了對電網(wǎng)的沖擊。
2、變頻器的頻率連續調節,使調速更加方便、可靠,運行更平穩。
3、使用變頻器后省去原先的換檔接觸器及調速電阻,即節省了維修費用,又減少了停機維修時(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速電阻發(fā)熱告成的高溫條件下工作。
4、在低速時(shí)節能效果十分明顯。礦井深300多米,測量時(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)估算節電率約為20%。由于使用了變頻器,設備基本上是滿(mǎn)載運行。即使我們采用保守算法,把132KW的電機功率折扣為120KW,每天只使用20小時(shí),每年工作360天,一年節電仍高達30.24萬(wàn)度(120*0.35*20*360=302400度)。若以每度電0.5元計算(當地電價(jià)0.6元),則每年可節電費15萬(wàn)多元(302400*0.5=151200元)。
綜合結論
繞線(xiàn)式電機轉子串電阻調速,電阻上消耗大量的轉差功率,速度越低,消耗的轉差功率越大。使用變頻調速,是一種不耗能的高效的調速方式。提升機絕大部分時(shí)間都處在電動(dòng)狀態(tài),節能十分顯著(zhù),經(jīng)測算節能20%以上,取得了很好的經(jīng)濟效益。另外,提升機變頻調速使系統運行的穩定性和安全性得到大大的提高,減少了運行故障和停工工時(shí),節省了人力和物力,提高了運煤能力,間接的經(jīng)濟效益也很可觀(guān)。


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