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礦用機械
Goodrive3000變頻器在礦井提升機上的應用
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摘  要:相比于傳統的轉子回路串電阻控制方式,采用變頻器調速的礦井提升機,不僅可以實現軟啟動、軟停車,減輕對電網的沖擊;并且能夠輸出合適的功率降低能量損耗,能夠將提升機下放時產生的能量以電能的形式回饋電網。英威騰Goodrive3000四象限變頻器已經成功應用于多個煤礦的提升機系統。

關鍵詞:GD3000  1140V   提升機   變頻器   四象限  三電平

一、引言

礦井提升機是礦井運輸的主要環節,主要任務是提升井下的矸石、煤和廢石,同時還要運送人員、設備和材料。因此礦井提升機工藝對電氣傳動的要求是很高的,主要表現在:提升機電氣傳動的可靠性,不僅關系到礦井的生產能力和生產計劃管理,而且直接關系到井下每個礦工的生命安全,電控設備的任何故障都可能造成人身事故和整個礦井停產;必須滿足提升機力圖要求并能在四象限平滑運行;能夠頻繁進行正向、反向、啟動、運行、停車、制動,能按一定的速度圖運行。

圖1. 山東張集煤礦

二、 現場設備及運行工況分析

2.1 現場設備參數

礦井提升機技術參數
電機型號
電機功率
電機絕緣等級
YBR 400M-8
132kW
F
供電電壓
電機額定轉速
額定電流
1140V
740r/min
85

2.2 現場設備工況

無極繩絞車應用示意圖如圖3所示,現場照片如圖4所示:
一方面,1140V進線經過照明開關柜、綜合保護柜后接入200kW四象限變頻器,經過變頻控制輸0~400Hz(0~1140V)交流電驅動電機運行,帶動滾筒旋轉,從而拉動鋼絲繩往復運動。安裝在2~3km長軌道上的礦斗借助鋼絲繩的拉力沿軌道前進或者后退,并以此來運送貨物。

另一方面,控制臺觸摸屏和按鈕指令經過PLC柜邏輯處理后由RS485通訊傳遞至變頻器控制板,并以此實現對運行速度和運行方向的控制。

圖3. 無極繩絞車應用示意圖

與普通絞車應用相比,無極繩絞車滾筒直徑和長度均大幅度減少,其鋼絲繩張力通過巧妙的機械懸重結構保持恒定。另外其環形鋼絲繩的連接結固定到礦斗底部,在軌道首末位置處還設有限位開關。

圖4. 無極繩絞車應用現場照片

圖4. 系統電氣框圖

現場1303軌順外段供電系統如圖5所示,可以看出三中車場1-2-22移變不僅為132kW無極繩絞車負載供電,還包括30kW水泵、45kW的JH-30電機負載、兩個11.4kW的JD-1電機負載以及60kW的風機負載供電。

2.3 絞車對變頻器的要求

* 可實現電機的軟啟動、軟停車;

* 可以實現電機無級調速,電流沖擊小,加、減速過程平滑;

* 優異的低頻轉矩特性,能實現重載正常啟動;

* 過載能量強,滿足現場的復雜工況;

* 具有能量回饋功能,適合提升機的下放及其他能量回饋的場合;

* 變頻器具備模擬量、開關量、通訊等接口,與控制箱通訊;

* 具有過壓,過流,缺相,過載,過溫等多種保護功能;

* 操作簡單,方便提升機司機操作;

三、變頻器配置方案

3.1 無極繩絞車驅動方案

提升機電機為132KW/1140V,根據現場坡度,采用英威騰GD3000系列200KW/1140V四象限變頻器驅動。下圖為電氣拓撲示意圖:

圖5. Goodrive3000系統拓撲圖

200KW/1140V四象限變頻器輸入側配置LCL濾波回路,變頻器與控制箱的開關量、模擬量信號通過I/O端子連接,變頻器輸出側直接與提升機電機連接;

提升機的運行、停止、正反轉、速度給定、系統的急停、抱閘的控制等都通過司機控制臺給到PLC,PLC再根據其控制算法轉變成相應的信號去控制變頻器和抱閘,從而來控制提升機。變頻器整流和逆變的運行由PLC端子控制,速度給定由PLC通過模擬量給定。抱閘控制由PLC控制液壓站來進行抱閘。

該方案的優勢及GD3000產品特點:

* 通過電機慢速啟動和停機帶動提升機緩慢啟動和停機,實現了提升機的軟啟動、軟停車,大大減小了機械沖擊;

* 變頻器具備PWM整流功能,可實現能量回饋,滿足提升機下放功能;

* 低頻轉矩特性優異,可能夠實現重載啟動;

* 過流點為2.2倍額定電流,過載能力強;

* 變頻器配置了485、CAN、以太網等通訊方式,方便與PLC通訊,實現實時控制;

* 整流器與逆變器采用全新的三電平拓撲結構,功率因數可達1,實現綠色變頻;

* 具有過壓,過流,缺相,過載,過溫等多種保護功能;

* ±15%的寬電網設計,滿足礦井下惡劣的電網環境;

3.2 變頻器選型

結合無極繩絞車現場應用情況,我司選型如下:

型號
額定輸入電壓(Vac)
額定輸出功率(KW)
額定輸出電流(A)
GD3000-11-200G-12
1140
200
128

四、客戶現場具體使用效果

4.1 現場使用效果

變頻器在礦井現場運行良好,滿足現場的工況要求,如下圖為變頻器運行現場及波形。

圖6. 變頻器正常啟動波形

4.2 結束語

英威騰中壓Goodrive3000系列四象限變頻器在礦井提升機的成功應用,為提升機的安全穩定工作提供了技術保障。該產品能夠滿足提升機的工況及特殊要求,增強了提升機在運行過程中的平穩性和舒適感,同時節能效果顯著,可大大提高煤礦的自動化程度。

參考文獻:

[1] 《GD3000變頻器產品說明書》深圳市英威騰電氣股份有限公司


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