【高压变频在煤矿提升机上的应用】 煤矿提升机模拟考试

　　 【摘 要】针对大湾煤矿主井提升机电控系统进行改造，通过对交流调速系统转子串电阻调速方式优缺点的对比，拟采用国内先进的高压变频调速装置，取得了显著的效果。 　　 【关键词】高压变频；煤矿；提升机；可靠稳定性
　　
　　 0.引言
　　矿井提升机是煤矿生产过程中的重要设备。提升机的安全、可靠运行，直接关系到企业的生产状况和经济效益。大湾煤矿井下采好的煤通过井口竖井用1台提升机将煤提到地面上来。该井口绞车为摩擦式提升机，由电机经减速器带动卷筒旋转，这种拖动系统要求电机频繁的正、反转起动、减速制动，而且电机的转速按速度规定规律变化。原竖井提升机的动力由绕线式电机提供，采用转子串电阻调速。原提升机的基本参数是：电源电压6 kV，电机功率630kW，卷筒直径2.8m，减速器减速比11.5：1，爬行时间33s，最高运行速度4.74m／s，钢丝绳长度为276.5m。
　　 1.交流调速系统转子串电阻调速方式
　　交流电机因为其结构简单、体积小、重量轻、寿命长、故障率低、维修方便、价格便宜等诸多优点得以广泛应用，但交流单机、双机拖动的提升系统以前采用绕线电机转子串电阻的调速方式，现已正被淘汰，此调速方式存在的问题如下：
　　(1)提升机在减速和爬行阶段的速度控制性能较差，经常会造成停车位置不准确。
　　(2)提升机频繁的起动、调速和制动，在转子外电路所串电阻上产生相当大的功耗。
　　(3)低速时机械特性较软，静差率较大。
　　(4)起动过程和调速换挡过程中电流冲击大。
　　(5)中高速运行震动大，安全性较差。
　　(6)线绕电机滑环存在接触不良问题，容易引起设备故障。
　　(7)设备体积大，发热严重使工作环境恶化(甚至使环境温度高达60℃以上)。
　　(8)设备维护工作量大、维护费用高。
　　 2.高压变频调速方案
　　为克服传统交流绕线式电机串电阻调速系统的缺点，采用高压变频调速技术改造提升机。技术改造总目标：
　　2.1提高主井提升机的效率，实现节电的目的
　　技术改造完成后，将现有的转子串电阻的转差功率消型调速方式改为变频变压的转差功率不变型调速方式。在正常工况下，现有的大功率调速电阻群将不再使用，实现节电的目的。
　　2.2提高系统的运用可靠性、安全性
　　技术改造完成后，由于在正常工况下不再使用大功率调速电阻群，切换电阻用的接触器将不再工作，较大幅度地减少电气和机械故障对生产的影响。由于电压和频率均连续可调，电动机的起动电流可得到有效控制，转矩冲击将不再存在，这将明显地减少当前的有级调速系统容易出现的齿轮箱和钢丝绳等设备的机械故障。
　　2.3提升系统改造后单次提升循环时间小于现有单次提升循环时间
　　即将低速爬行时间33s降低为18s，再通过变频调速控制提高最大提升速度到4．9m／s，如此以来，每天提升次数由原来的450个提升循环提高到500个提升循环。
　　 3.方案原理及实施
　　东风煤矿竖井提升负载是典型的摩檫性负载，即恒转矩特性负载。重斗上行时，电机的电磁转矩必须克服负载阻转矩，起动时还要克服一定的静摩擦力矩，电机处于电动工作状态，且工作于第一象限。在重斗减速时，虽然重车在斜井面上有一向下的分力，但重车的减速时间较短，电机仍会处于再生状态，工作于第二象限。当另一列重车上行时，电机处于反向电动状态，工作在第三象限和第四象限。用能耗制动方式将消耗重力势能；用回馈制动方式，可节省这部分电能。
　　在用变频器驱动时需将原转子串电阻部分全部短接。提升机在运行过程中，井下和井口必须用信号进行联络，信号未经确认，提升机不能运行。为安全性考虑，液压机械制动需要保留，并在运行过程中实现液压机械制动和变频器的制动无缝结合。同时，还使用高精度测速编码器(每转1500-3000脉冲)进行运行时机斗的位置及速度精准闭环反馈，保障运行安全。
　　提升机传统的操作方式为，操作工人坐在煤矿井口操作台前，手握操纵杆控制电机正、反转多档调速。为适应操作工人这种操作方式，变频器可采用角编码器与手握操纵杆相连，即手握操纵杆的角位移对应角编码器的速度给定，可实现电机0到最大速度无级调速给定。当然变频器还可实现按钮启动和自动提升。
　　 4.变频调速提升系统的优点
　　4.1提升机系统安全得以提高，操纵更加容易
　　系统能自动高精度地按设计的提升速度图控制提升速度，极大地降低了提升机的操纵难度；减速时电力制动自动减速，提升机司机无需再用施闸手段控制提升机减速，避免了超速、过卷的发生，杜绝了人工操作失误。
　　4.2提升系统电能消耗明显下降
　　每年可节约电能消耗约20％-50％。变频调速时转子电阻被短接，加、减速阶段消耗在电阻上的大量电能被节约。
　　4.3功率因数显著增加
　　功率因数将从转子串电阻调速的0．8左右提高到0．95以上，大大提高了设备对电网容量资源的利用率，减少了因无功电流引起的线路损耗。
　　4.4生产效率进一步提高
　　能可靠的按系统设计的最短时间加、减速，显著缩短了一次提升时间(由原来的爬行时间33s缩短为18s)，提高了生产效率(由原来的每天450个提升循环提高到每天500个)。彻底解决了传统系统中用制动闸施闸或电机断电自然减速来操控低速运行时速度波动大、难于控制又不安全的难题。
　　4.5电机发热大幅减轻
　　与转子串电阻调速相比电机定子温度平均下降了10℃左右，转子温度平均下降了20℃左右，使电机运行的故障率大幅度减少。
　　4.6系统维修量大幅度减少
　　由于实现了提升全过程的电力牵引与电力制动，机械闸只有在停车和安全回路保护动作时才起作用，因此闸瓦的磨耗大幅度减少。由于变频运行机械特性很硬，不易发生钢绳打滑，这将明显减少钢绳和钢绳衬垫磨损。由于电压和频率均连续可调，电动机的起动电流可得到有效控制，转矩冲击不再存在，明显地减少转子电阻有级变速出现的齿轮箱和钢丝绳等设备的机械故障，减少了设备的维修量和维修费用。
　　 5.结束语
　　变频改造后，调速平稳，高效安全，提升机绝大部分时间都处在电动状态，节能十分显著，经测算节能30％以上，节电经济效益巨大。变频调速无疑是提升机调速首选的高效调速方式。

推荐访问:机上 变频 煤矿 高压