一、概述
矿井提升机广泛用于煤炭、有色金属、黑色金属、非金属、化工等矿山的竖井、斜井的提升系统用作提升矿物和物料及设备等,是矿井系统设备的咽喉,在整个生产过程中,占有非常重要的地位,矿用生产是24小时连续作业,即使短时间的停机维修也会给生产带来很大损失。因此,设备的安全可靠运行就显的特别重要。目前的电控系统存在着很多的不足,矿用提升机的技术改造要求迫在眉睫。
变频调速是近年来发展起来的一门新兴的自动控制技术,它利用改变被控对象的电源频率,成功实现了交流电动机大范围的无级平滑调速,在运行过程中能随时根据电动机的负载情况,使电机始终处于最佳运行状态,在整个调速范围内均有很高的效率,节能效果明显。采用变频器对异步电动机进行调速控制,由于使用方便、可靠性高并且经济效益显著,所以得到广泛应用。
因此,应用矿用提升机专用变频器,对提升机原有控制系统进行改造,将成为历史的必然趋势。
二、传统提升机电控系统
1、矿用提升机电力拖动系统
目前全国各类矿山的提升机(绞车)多采用交流绕线式异步电动机转子串电阻调速方案,用交流接触器进行速度段切换,这种调速方式在低同步状态没有制动力矩,而提升工艺要求拖动系统在低速爬行段能够工作在制动状态(下放重物)或电动状态(提升重物)。
2、传统提升机电控系统存在的不足
挡位调节,调速不连续,运行中机械振动大,矿车冲击大,制动不安全;
启动及换挡时冲击电流大,启动电流一般是额定电流的1.7倍,有时会更大,如果加速快,甚至会引起总开关跳闸;
调速时大量的电能消耗在电阻上,浪费严重,造成工作环境恶劣,空间噪声大;
维修量大,不方便。由于操作时交流接触器频繁动作,易造成触点及线圈的烧坏,转子更换碳刷频繁;
耽误生产。矿井是连续24小时工作,生产量大,任务繁重,由于电控系统设计落后,制造工艺落后,即使是短时间的维修,也会给生产带来损失。
三、配有矿用提升机专用变频器的提升机电控系统
变频系统甩掉了原电控调速用的交流接触器及调速电阻,提高了系统的可靠性,改善了操作人员的工作环境,使噪音及室温降低了很多。
调速连续方便,分段预置,连续平滑调节。
实现了低频低压的软起动和软停止,使运行更加平稳,机械冲击小。
启动及加速过程冲击电流小,加速过程中最大启动电流不超过1.3倍的额定电流,提升机在重载下从低速平稳无级平滑地升至最高速,也没有大电流出现,大大地减小了对电网的冲击。
增加了直流制动功能,使重车停车时更加平稳,有效避免了“溜沟”现象。
采用能耗制动、回馈制动或超级电容吸收技术,成功解决了位能负载在快速、减速或急停时的再生发电能量处理问题,保证了变频器的安全运行。
转矩补偿达到规范要求,重车启动正常。
节能效果显著。据实测,在低速段节能明显,一般可达到30%左右。而且矿井越浅,低速段运行时间越长,节能效果越明显。
采用变频控制后,原绕线式电机可改为普通电机,这不但降低了成本,普通电机比绕线式电机可节约投资1/3,而且电机维护方面,避免了转子炭刷的烧损及维护。
3. 矿井提升机专用变频器的特点
矿用电网波动较大,变频器在(380V-10KV)±20% 能正常工作。
运行平稳,加减速平滑,运行速度曲线加速段、减速段为S型,在加减速过程中可做到加速度连续,无撞击感。
对回馈能量的处理方法:
回馈制动,带有能量回馈单元。将制动时产生的再生 能量回馈到电网。
变频器在整个工作过程中提供所需要的力矩特性:
启动力矩大于2倍额定转矩,尤其是当矿车停在井筒中间时,启动转矩比额定转矩大得多。低频转矩在6HZ时大于1.6倍额定转矩。
有足够的加速力矩,适应重车提升时的加速过程。
运行过程中由于道轨不平整或滚筒偶尔出现钢丝绳绞绳,会引起电机力矩的 跳变,变频器能承受这种跳变。
运行过程中若出现偶然事件,要求快速停车时能给出大于额定转矩的制动力矩,这时会有较大的能量馈送给变频器。
停车状态下,能给出大于额定转矩的制动力矩,防止重车下滑。
4.变频器技术指标
变频器容量:90KW-400KW/380V,200KW-5000KW/6KV、10KV。
频率范围:2-50HZ分段予置,连续调节。
工作电压范围:(380V—10KV)±20%
过载能力:
160%额定电流,允许1分钟;
220%额定电流,允许1.5秒。
转矩特性:
启动转矩,大于2倍额定转矩;
低频转矩,6HZ时大于1.6倍额定转矩;
制动转矩大于额定转矩。
两种制动方式:
直流制动;
回馈制动,带有能量回馈单元,将制动时产生的再生能量回馈给电网。
除一般变频器所具有的过压、欠压、过载、短路、温升等多种保护功能外,具有开机连锁保护、自动限速保护功能等。在各种不利情况下,能够避免事故、确保安全。
远距离操作及显示,能显示多种设置参数及运行参数。
5、几种特殊功能的实现
(1)对再生能量的处理