時間:2018-02-11 09:35:17來源:網(wǎng)絡轉(zhuǎn)載
摘要:礦井提升機是礦井重大安全設備之一,在整個生產(chǎn)過程中占有十分重要的地位。因此設備的安全可靠運行就尤為重要。過去設備存在不少不足,變頻器的加入將有效地彌補缺陷。
一、提升機概述:
我國提升機設備中,普遍使用TKD系統(tǒng),這種控制系統(tǒng)是采用繼電器有觸點的邏輯控制,以磁放大器為核心組成模擬量閉環(huán)調(diào)節(jié)。在繼電器控制系統(tǒng)中,要完成一個控制任務,支配控制系統(tǒng)工作的“程序”是由各分立元件(繼電器、接觸器、電子元件等)用導線連接起來加以實現(xiàn)的,這樣的控制系統(tǒng)稱為接線程序控制系統(tǒng)。在接線程序控制系統(tǒng)中,控制程序的修改必須通過改變接線來實現(xiàn)。幾十年來,這種控制系統(tǒng)由于受元件水平的限制而存在著缺陷,突出表現(xiàn)在:
(1)擋位調(diào)節(jié),調(diào)速不連續(xù),運行中機械振動大,礦車沖擊大,制動不安全;
(2)啟動及換擋時沖擊電流大,啟動電流一般是額定電流的2-3倍,有時會更大,如果加速快,甚至會引起總開關(guān)跳閘;
(3)調(diào)速時大量的電能消耗在電阻上,不但浪費嚴重,也造成工作環(huán)境的惡劣,空間噪聲大;
(4)維修量大,不方便。由于操作時交流接觸器頻繁動作,易造成觸點及線圈的燒壞,轉(zhuǎn)子更換碳刷頻繁;
(5)耽誤生產(chǎn)。礦井是連續(xù)24小時工作,生產(chǎn)量大,任務繁重,由于電控系統(tǒng)設計落后,制造工藝落后,即使維修,也會給生產(chǎn)帶來損失。
二、變頻調(diào)速方案:
2.1)礦井提升機變頻調(diào)速概況
變頻調(diào)可平滑調(diào)速,調(diào)速范圍寬和節(jié)能等優(yōu)點在提升機上得到了廣泛的應用,礦井提升機一般對變頻器有以下要求:
1.礦用電網(wǎng)波動較大,變頻器在380V±20%能正常工作。
2.運行平穩(wěn),加減速平滑,S型曲線加速段,在加減速過程中可做到加速度連續(xù),無撞擊感。
3.對回饋能量的處理方法:回饋制動或能耗制動。
4.變頻器在整個工作過程中提供所需要的力矩特性:
啟動力矩大于2倍額定轉(zhuǎn)矩,尤其是當?shù)V車停在井筒中間時,啟動轉(zhuǎn)矩比額定轉(zhuǎn)矩大得多。低頻轉(zhuǎn)矩在3Hz時大于1.6倍額定轉(zhuǎn)矩。
5.有足夠的加速力矩,適應重車提升時的加速過程。
6.運行過程中由于道軌不平整或滾筒偶爾出現(xiàn)鋼絲繩絞繩,會引起電機力矩的跳變,變頻器能承受這種跳變。
7.運行過程中若出現(xiàn)偶然事件,要求快速停車時能給出大于額定轉(zhuǎn)矩的制動力矩,這時會有較大的能量饋送給變頻器。
8.停車狀態(tài)下,能給出大于額定轉(zhuǎn)矩的制動力矩,防止重車下滑。
2.2)變頻調(diào)速改造方案
此次改造的提升機為TKD型單繩纏繞式礦井提升機,原系統(tǒng)配置為2m滾筒,采用單鉤式,礦井為豎井,井深400m,提升重量為10噸,電機為380V/200KW/8級繞線轉(zhuǎn)子三相異步電動機,電機減速比20,制動方式為液壓站盤型制動器。系統(tǒng)改造配置為SH-ZTK-BP操作臺,變頻器為V560250KW,制動單元為BR-DR-5HA280KW(客戶自配),制動電阻為3Ω/200KW。
礦井提升機變頻調(diào)速控制系統(tǒng)由操作臺、變頻系統(tǒng)、液壓站、潤滑站、安全保護和控制監(jiān)視系統(tǒng)組成,系統(tǒng)框圖如下。
變頻器控制示意圖系統(tǒng)工作原理:當司機聽到開車信號時,按下啟動按鈕,PLC控制將380V動力電源接入變頻器。再松開液壓制動閘并將主令控制器推到正向(或反向),提升機開始運行。在提升過程中,控制提升機運行的主速度給定S形速度曲線由PLC編程產(chǎn)生,經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換,由模擬量輸出口輸出,以驅(qū)動變頻器工作;對變頻器輸出頻率的調(diào)整控制,也可根據(jù)現(xiàn)場的工況需要,由操作臺速度控制手柄以輔助給定的方式進行控制。旋轉(zhuǎn)編碼器可以檢測主電動機的轉(zhuǎn)速,并將此信號傳送給可編程控制器,PLC通過該信號可以累計計算提升機的速度及行走距離,監(jiān)視器可以時時顯示提升機速度和位置。
2.3)變頻器參數(shù):
為發(fā)揮矢量變頻器的電機控制特性,請對電機進行參數(shù)自測定,自測定完成之后,可參考如下參數(shù)進行設置:參數(shù)說明
F0.0.09=0000無感矢量控制
F0.2.25=9頻率輸入方式為模擬量AI1
F0.3.33=1運行命令為外部端子控制
F1.0.03=30加速時間
F1.0.04=20減速時間
F0.4.54=1自由停機控制
F3.0.00=14緊急停機
F3.0.01=7正轉(zhuǎn)
F3.0.02=8反轉(zhuǎn)
F3.0.03=13故障復位
制動單元的制動電壓設置為625V。
2.4)V560變頻驅(qū)動優(yōu)勢:
第一、強大的低頻力矩消除了溜鉤現(xiàn)象。
即使在上升過程中途進行了剎車,在中途就可以把重物拉起來,不需要把重物放到平地上重新啟動,啟動力矩開環(huán)狀態(tài)下達到0.5Hz180%力矩。
第二、超強的系統(tǒng)保護功能和環(huán)境適應能力。
V560多達30種保護功能和幾十種警告功能,確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。電網(wǎng)適應能力強,電網(wǎng)電壓在320V~480V范圍內(nèi),變頻器也能正常工作。
第三、超速限制保護功能
當絞車速度超過一定程度的時候,自動限制最高速度,大大提高了安全性。
第四、車斗脫軌故障率明顯降低
平穩(wěn)的加速和減速,避免了絞車掉道的可能性,也大大減少了機械和鋼繩的磨損。
第五、可靠的抱閘時序控制功能
啟動的時候預先給足夠的力矩再松開抱閘,確保不會下溜,當快要完全停機的時候但還有力矩輸出的時候抱閘抱緊,當發(fā)生故障或者安全回路出現(xiàn)問題的時候,能夠自動的實現(xiàn)機械剎車,確保安全。
第六、能夠和機械剎車以及安全回路完美配合使用
能夠與原來的系統(tǒng)的安全回路兼容,同時和各種類型機械剎車完美配合,最大限度地保障了整個系統(tǒng)的安全。
第七、自動檢測斷線故障并抱閘停機。
系統(tǒng)能夠通過運行電流檢測是否處于斷線狀態(tài),并與機械制動進行配合使用。
第八、顯示相關(guān)參數(shù)和鍵盤拷貝
通過設置,可以屏蔽不相關(guān)參數(shù),顯示相關(guān)參數(shù),和鍵盤拷貝功能,使調(diào)試更加方便快捷。三、新系統(tǒng)與原系統(tǒng)比較
1)技術(shù)性能
變頻調(diào)速屬無級調(diào)速,調(diào)速范圍大,調(diào)速精度高,爬行速度易控制,重物下放操作時易操作,安全性能好,對提升機等相關(guān)機械設備在運行和停止過程中沖擊比較小。電阻調(diào)速屬有級調(diào)速,開環(huán)控制,調(diào)速精度低,爬行速度不易控制。重物下放操作時,需動力制動與轉(zhuǎn)子電阻配合操作,全憑司機的經(jīng)驗和感覺,很難準確控制,安全性能差對提升機等相關(guān)機械設備在運行和停止過程中沖擊比較大。
2)間接效果
(1)變頻系統(tǒng)無需原電控調(diào)速用的交流接觸器及調(diào)速電阻,提高了系統(tǒng)的可靠性,改善了操作人員的工作環(huán)境,使噪音及室溫降低。
(2)調(diào)速連續(xù)方便,連續(xù)平滑調(diào)節(jié)。
(3)實現(xiàn)了軟起動和軟停止,使運行更加平穩(wěn),機械沖擊小。
(4)啟動及加速過程沖擊電流小,加速過程中最大電流不超過1.3倍的額定電流,提升機在重載下從低速平穩(wěn)無級平滑的升至最高速,沒有大電流出現(xiàn),減小了對電網(wǎng)的沖擊。
(5)采用變頻控制后,可采用原繞線式電機,不需要作任何改動。
3)絞車保護
變頻調(diào)速裝置本身具有過壓、欠壓、過流、過負荷、缺相等保護,同時與操作臺的數(shù)字式深度監(jiān)視器配合,可實現(xiàn)絞車過卷、過速、減速、限速等重要保護的雙線制保護功能,滿足安全規(guī)程要求。轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速裝置內(nèi)的鼓形控制器、正反向接觸器通過電流大,又頻繁動作,觸點易燒損;電阻發(fā)熱量大、接頭多、易氧化或接觸不良而發(fā)熱,所以維護量極大。變頻調(diào)速裝置采用無觸點控制,電機的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)采用計算機控制,加上變頻調(diào)速裝置的功率器件及控制計算機模件均采用進口產(chǎn)品,產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)良可靠,維護量極低。
工控觀點:變頻器有效幫助提升機節(jié)電率在30-40%左右,且控制質(zhì)量大為提高,實現(xiàn)無級調(diào)速。。同時由于電動機不再需要頻繁地起動和停止,不必再由繼電器、接觸器進行控制,使整個系統(tǒng)的壽命大為延長。實現(xiàn)軟停和軟起,消除了電動機硬起動過程中對電網(wǎng)的沖擊。另外操作簡便,省時省力。礦用絞車繞線電機改用變頻調(diào)速方式后,系統(tǒng)具有一定的節(jié)電效果,更重要的是具有柔性化控制,使系統(tǒng)的性能大大提高和機械部份壽命延長的同時使提升機獲得平穩(wěn)、安全、可靠的運行狀態(tài)。
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