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應用案例 | 變頻器在煤礦提升機中應用
發(fā)布時間:2023-06-28 16:26:24
來源:
變頻器世界
點擊數:1069
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、有色金屬礦生產過程中的重要設備。提升機的安全、可靠運行,直接關系到企業(yè)的生產狀況和經濟效益。煤礦井下采煤,采好的煤通過斜井用提升機將煤車拖到地面上來。煤車廂與火車的運貨車廂類似,只不過高度和體積小一些。在井口有一絞車提升機,由電機經減速器帶動卷筒旋轉,鋼絲繩在卷筒上纏繞數周掛上一列煤車車廂,在電機的驅動下將裝滿煤的列車從斜井拖上來或放下去。這種拖動系統(tǒng)要求電機頻繁的正、反轉起動,減速制動,而且電機的轉速按一定規(guī)律變化。目前,大多數中、小型礦井采用斜井絞車提升,傳統(tǒng)斜井提升機普遍采用交流繞線式電機串電阻調速系統(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)交流繞線式電機串電阻調速系統(tǒng)的缺點,采用變頻調速技術改造提升機,可以實現全頻率(0~50Hz)范圍內的恒轉矩控制。對再生能量的處理,可采用價格低廉的能耗制動方案或節(jié)能更加顯著的回饋制動方案。為安全性考慮,液壓機械制動需要保留,并在設計過程中對液壓機械制動和變頻器的制動加以整合。
考慮到繞線式電動機比鼠籠式電動機的力矩大,且過載能力強,所以仍用原來的4極55kW繞線式電機,在用變頻器驅動時需將轉子三根引出線短接。提升機在運行過程中,井下和井口必須用信號進行聯絡,信號未經確認,提升機不能運行。為顯示運行時車廂的位置,使用E6C3-CS5C 40P旋轉編碼器,即電機旋轉1圈旋轉編碼器產生40個脈沖,這樣每兩個脈沖對應車廂走過的距離為1200×π/(24×40)=3.927,約為3.9mm。則與實際距離的誤差值為4-3.9=0.027mm,卷筒運行一圈誤差為0.027×40×24=25.29mm,已知鋼絲繩長度為120m,如果兩個脈沖對應車廂走過的距離用近似值3.9mm計算,120m全程誤差為25.92×120000/1200π≈825mm。
再考慮到實際檢測過程中有一個脈沖的誤差,則的誤差在821mm~829mm之間,對于數十米長的車廂來說誤差范圍不到1m,精度足夠。因此,用計數器實時統(tǒng)計旋轉編碼器發(fā)出的脈沖個數,則可計算出車廂的位置并用顯示器顯示。另外一個問題是計數過程中有無累計誤差存在?實際檢測時,在一個提升過程開始前,首先將計數器復位,第一個重車廂經過某個位置時,打開計數器計數,車廂在斜井中的位置以此點為基準計算,沒有累計誤差。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廂的位置。
變頻器簡介
提升機的負載特性為恒轉矩位能負載,起動力矩較大,選用變頻器時適當地留有余量,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間都處于電動狀態(tài),僅在少數時間有再生能量產生。
變頻器接入一制動單元和制動電阻,就可以滿足重車下行時的再生制動,實現平穩(wěn)的下行。井口還有一個液壓機械制動器,類似電磁抱閘,此制動器用于重車靜止時的制動,特別是重車停在斜井的斜坡上,必須有液壓機械制動器制動。液壓機械制動器受PLC和變頻器共同控制,機械制動是否制動受變頻器頻率到達端口的控制,起動時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,打開液壓機械制動器,重車可上行;減速過程中,當變頻器的頻率下降到0.2Hz時,表示電機轉矩已較小,液壓機械制動器制動停車。緊急情況時,按下緊急停車按鈕,變頻器能耗制動和液壓機械制動器同時起作用,使提升機在盡量短的時間內停車。
提升機傳統(tǒng)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,變頻器采用無級(無檔位)調速。
施工效果對比
由于變頻器具有軟啟動、大范圍內平滑調速、節(jié)能效果顯著等優(yōu)點,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的系列變頻器對提升機系統(tǒng)進行變頻改造,經過幾個月的運行,證明改造的效果比較理想,主要表現在:
1、實現了啟動時的軟啟動、軟停車,減輕了對電網的沖擊。
2、變頻器的頻率連續(xù)調節(jié),使調速更加方便、可靠,運行更平穩(wěn)。
3、使用變頻器后省去原先的換檔接觸器及調速電阻,即節(jié)省了維修費用,又減少了停機維修時間,從而提高了產量。同時改善了惡劣操作環(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、在低速時節(jié)能效果十分明顯。礦井深300多米,測量時用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。經估算節(jié)電率約為20%。由于使用了變頻器,設備基本上是滿載運行。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,每年工作360天,一年節(jié)電仍高達30.24萬度(120*0.35*20*360=302400度)。若以每度電0.5元計算(當地電價0.6元),則每年可節(jié)電費15萬多元(302400*0.5=151200元)。
綜合結論
繞線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。提升機絕大部分時間都處在電動狀態(tài),節(jié)能十分顯著,經測算節(jié)能20%以上,取得了很好的經濟效益。另外,提升機變頻調速使系統(tǒng)運行的穩(wěn)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,節(jié)省了人力和物力,提高了運煤能力,間接的經濟效益也很可觀。
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