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高压变频器在新疆塔什店煤矿主皮带机上的应用

2017-10-30 10:44:03 点击数:

一、引言 

  皮带传送是斜井提升的一种重要方式,它的运输能力直接关系到煤矿企业的产量和效益。皮带提升系统传统上是采用串级调速方式,这种方式存在着功率因数低、能耗大及可靠性差的缺点,实现不了理想的控制效果。随着国家节能减排及高压变频技术和自动控制技术的成熟和发展,改变皮带提升机电控系统原有的调速方式已成为现实。高压变频器是利用改变被控对象的电源频率,成功地实现了交流高压电动机大范围内的无级平滑调速。

二、塔什店主斜井带式输送机基本参数 

  1、双驱电机:2×630kW  2、额定电压:10kV     3、速度:V=3.15m/s

  4、坡度:а=20.50       3、皮带长度:1200m     4、皮带宽度:1m

三、改造方案和实施 

  变频器对皮带传送机而言,主要控制两个方面的内容:(1)在煤量充足的情况下能高效地保证皮带传送的运输能力;(2)在煤量较少的情况下能实现调节速度,达到节能的效果。

  综合考虑变频器的优良特性和用户的现场工作情况,本着确保皮带运输能力和电气性能优良的情况下,最大限度地为用户节约成本的理念,其拖动方式为一台变频器拖动两台电机,即“一拖二”方式, 变频器容量为1400kVA/10kV,一台变频器的容量完全满足两台电机的需要,这种控制方式有效而简单地解决两台电机的同步问题。该设备多使用在两台同轴电机的传动方式下。如图1所示:

四、变频电控系统的组成及简介 

1、控制部分——主控台

  本系统的控制部分采用我公司生产的智能型主控台,安放于控制室内。该主控台采用技术先进、性能可靠的日本三菱公司的FX2N型可编程控制器,配以多种检测、控制组件完成输送机运行过程中应有的各种皮带保护和工作状态显示为变频器提供启动、停止等控制信号,并接受变频器的故障返回信号及皮带保护的故障信号。另外,主控台中还包对制动器及润滑油泵等辅助设备的控制。

  该设备采用日本进口的PROFACE公司生产的触摸式液晶彩色显示屏,对带式输送机的动、静态监控及显示故障位置,该显示屏与PLC通讯,并利用编程技术以模拟画面形式形象地显示出输送机运行的各种状态、参数及控制部件的工作情况,如输送带速度、输送带运行的模拟动态画面、运行时间等。

2、传动部分——高压变频器 

  采用一台完美无谐波多单元串联叠波、矢量控制、有源逆变的技术及优化的PWM控制算法,实现了正弦电流的输出。变频器由移相隔离变压器功率单元和控制器三部分组成。高压变频器原理图(见图2)

  (1隔离变压器为干式变压器,采用强迫风冷;原边为Y型接法,与进线高压直接相连;副边绕组为延边三角形接法,副边绕组间有一定的相位差。相角度=60°/每相单元数。

副边绕组为功率单元提供隔离电源,由于为功率单元提供电源的变压器副边绕组间有一定的相位差,从而消除了由功率单元引起的谐波电流。

  (2功率单元的原理图见图3,它由交--交单相逆变电路组成,整流侧为二极管组成的三相全桥,输入电源端RST接变压器二次线圈的三相低压输出,三相二极管全波整流为直流环节电容充电,电容上的电压提供给由IGBT组成的单相H形桥式逆变电路。

  串联叠波升压示意图见图4:以6kV单象限高压变频器为例,它有15个功率单元,每5个功率单元串联构成一相。可以得到5~0~-511个不同的电压等级。增加电压等级的同时,每个等级的电压值大为降低,减小了dv/dt对点击绝缘的破坏,并大大削弱了输出电压的谐波含量。

 

  (3控制器是整个变频器的控制核心。它由三块光纤板、一块从控板、一块主控板、一块信号检测板、一块底板组成,接收触摸屏和主控台中PLC的控制信号,来控制整个变频器的运行。

3、保护部分——带式输送机的保护系统 

  带式输送机采用华飞公司设计生产的带式输送机保护装置。

  该皮带保护装置主控电路核心为单片机,具有性能先进、功耗低、安全性能好、电路结构简单可靠等优点。

  主要特点是有集中、随机两种控制方式,用户可通过设定选择控制方式。

  集中控制时,逆煤流方向从前向后经过启动、预警依次启动沿途的带式输送机。停机时从本台以后连锁瞬间停机。本装置还具有停前一台带式输送机的功能,大大提高了带式输送机的安全性能。

  随机控制时是顺煤流方向,特点是开停具有随机性:即整条运输线上的输送机都是有煤预警后自动运行,无煤后延时自动停车。最大限度地减少空载运行时间,有利于节能降耗。

  具有煤仓煤位保护,机头下煤位保护、低速打滑、断带、超速、跑偏、撕裂、温度、烟雾等多种保护功能;超温或烟雾保护动作时控制电磁阀自动洒水降温功能;各台之间通过数据通讯实现集中显示;并具有对讲、打点功能,讲话声音清晰、洪亮、噪声小;具有语言报警、汉字液晶屏显示功能。

4、过程控制——上位机监控 

  监控系统以工业计算机为主机,具备齐全的显示、故障自诊及远程监控等功能,能够实现上位系统的人—机对话,它可显示:

  1)带式输送机的工作状况动、静态显示;

  2)具有工业以太网接口,可以将带式输送机的运行状态参数上传到调度中心等管理部门。可与矿局域网连接。

  3)显示带式输送机故障状态下的故障位置,便于查找故障,并具有故障记忆功能。

  上述画面反映了带式输送机所有的运行参数和运行状态以及故障类型和故障发生时间,并通过上位机监控系统实现远程监控,我公司技术人员可通过远程监控系统异地进行故障判断分析,指导现场人员排除故障。

五、系统优越性 

  1、系统控制精度高,运行稳定,安全保护齐全,维护检修方便。变频器触摸屏主界面可方便地实现变频器功能、参数的设定,可以本机控制,也可远程控制,方便快捷;主控台触摸屏可实现系统中各种参数的显示、梯形图状态显示、带式输送机速度动态显示等,并为以后系统功能的扩展留下充足的空间。

  2、启动平稳,无冲击,同步性良好,能够自动达到功率平衡。启动过程中几乎无冲击,降低了电机的噪声和故障率,实现系统的软启动,软停止。

  3、可实现控制系统的自检、报警、信号记忆及相应的图文、数字显示、查询和打印。

  4、具有全中文操作界面,基于Windows操作平台,彩色触摸屏,便于就地监控、设定参数、选择功能和调试。

  5、本电控系统现场变更控制内容十分简单,安装调试容易。关键器件采用可靠性高的进口产品,电子元件全部进行筛选,保证了产品质量。采用模块式结构,一旦电路出现故障,可快速更换,不影响生产。

  6、系统没有输入输出变压器,体积小重量轻,减少了基建投资。

  7、节能效果明显,大大降低了用电量,节约了运输设备对电能的损耗。

  8、系统中PLC留有不少于10%的扩展空间,以备将来增加新的控制要求,并能根据现场情况随时增加相应功能。

 9、可根据现场情况在额定速度下任意设定速度。 

 

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