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      變頻器在煤礦提升系統中的應用研究

      編輯整理:  貴州自考網 發表時間:  2018-05-25   【   點擊數:

         摘要:在煤礦提升系統中,變頻器作為特殊的低頻電源,在保持輸出頻率不變的情況下,依據外部控制信號的要求和實際的運行速度,控制輸出電壓的大小,實現了礦井提升機高壓電機減速段的平穩制動和穩定爬行。本文對變頻器在我礦提升系統中的應用進行闡述。
      關鍵詞:變頻器  提升系統  
              0 引言 中國論文范文
              礦井提升電機優越的制動性能可以使提升機獲得平穩、安全、可靠的制動運行狀態,避免嚴重的機械磨損,防止較大的機械沖擊,減少機械部分維修的工作量,延長提升機械的使用壽命。隨著礦井提升系統自動化,改善提升系統的性能,以及提高提升設備的提升能力等的要求,對礦井交流高壓電機制動的要求也越來越高。傳統的礦井提升機的制動,幾乎都采用動力制動或低頻發電機制動的方式,動力制動方式只能解決制動問題,不能較好地解決爬行問題,低頻發電機雖然可以較好地解決上述問題,其整個控制系統比較復雜,使用的設備也比較多,給系統的維護和檢修帶來一定的不便。普通的變頻器雖然可以輸出較低的頻率,但其系統的建模和設計都是針對低壓電機的,所以其輸出頻率和輸出電壓間始終存在一定的比例關系,因此將其直接使用在礦井提升電機的低頻制動和爬行中,也將造成在剛開始低頻投入時,變頻器的輸出電壓太高,制動力矩太大,這時電機的發電狀態所反饋回變頻器的能量較大,假如變頻器的制動電阻選擇得不太恰當,也將造成變頻器過壓的危險,長時間使用,將導致變頻器的直流橋電容燒毀,同時在較低的頻率爬行時,為了兼顧制動,將導致爬行時電機的力矩較小。
              為此,我礦依據礦井提升的實際使用要求,利用ABB公司的變頻器技術,模擬低頻發電機系統的運行方式,采用特殊的軟件編程,達到了在整個制動和爬行階段,變頻器的輸出頻率都保持不變,依據預先設置的制動曲線和實際的運行速度,直接控制變頻器的輸出電壓,達到了理想的制動效果。采用該特殊軟件的低頻系統,也能在低頻爬行時輸出較高的電壓,并且還兼顧腳踏、驗繩等功能,完全滿足了礦井提升機的要求。
              1 系統的控制方式
              1.1 閉環控制 閉環控制應用在低頻制動階段,此時變頻器的模擬輸入信號為高壓電機的模擬速度信號,正(或反)轉信號閉合,低頻電壓輸出信號閉合,其他信號斷開。變頻器將依據低頻電壓輸出信號閉合瞬間,模擬電壓輸入信號的值折算為高壓電機高壓斷開時的瞬間速度,以及預先設置的減速曲線斜率和制動時間,生成高壓電機低頻制動時的速度曲線,在保持頻率不變的情況下,依據實際的速度反饋和生產的速度曲線,控制變頻器的輸出電壓,達到良好的制動效果。
              1.2 開環控制 開環控制方式分為低頻爬行、腳踏制動和腳踏驗繩方式。低頻爬行方式:低頻爬行是在低頻制動完成,達到爬行點速度后,低頻爬行信號輸入,低頻制動完成,變頻器依據預先設定的低頻電壓輸出。腳踏制動方式和腳踏驗繩方式:在該兩種方式下,變頻器的輸出電壓都跟踏板帶動的自整腳機輸出的信號成比例,由司機確定變頻器需要輸出的低頻電壓。
              2 低頻運行系統控制
              我礦主井提升系統所采用的ACS6000系列產品,依據提升機低頻制動的特殊要求內置了特殊的應用宏。該特殊應用軟件的低頻輸出頻率可以在變頻器的面板上直接設置,輸出電壓依據提升機的運行和外部信號輸入,自動調節變頻器的輸出電壓。實際運行時,當提升機高壓投入,依據提升機的運行方向輸入正、反轉運行信號,此時變頻器依據面板設置的頻率,輸出所需的低頻頻率,低頻電壓輸出處于“等待”狀態,同時變頻器依據模擬電壓的輸入值,實時記錄和監視高壓電機的速度,當高壓斷開瞬間,低頻輸出信號輸入,變頻器將依據此瞬間記錄的高壓電機速度,生成高壓電機低頻制動到爬行速度的速度曲線,變頻器輸出端交流接觸器將再延時約0.5s后閉合,變頻器輸出的低頻電壓開始接入高壓電機。由于剛開始時變頻器生成的制動曲線和電機的實際速度相差較小,變頻器輸出的電壓也較低,制動反饋的能量也較小。同時外部的速度檢測器也將依據提升機的實際速度,逐級切除高壓電機轉子上的電阻,確保具有足夠的制動力矩。制動階段,變頻器將實時檢測和監視高壓電機的速度,依據所生成的制動曲線和實際速度之間的偏差,模擬低頻發電機制動系統的運行狀態,調節變頻器輸出的低頻電壓。當高壓電機的制動速度達到爬行速度時,爬行信號輸入,變頻器將依據預先設置的爬行電壓,直接輸出爬行所需低頻電壓。腳踏制動和腳踏驗繩方式時,變頻器的低頻頻率也始終保持變頻,低頻輸出電壓將依據模擬電壓輸入值的大小成比例輸出,達到所需的制動和爬行力矩。 轉貼于中國論文范文
              3 應用效果
              提升機變頻操控系統的技術優勢主要體現在:①實現了電動機的軟啟動;②實現了無級平滑調速,可在靜態或動態任意調整電動機轉速;③運行平穩,無轉差沖擊;④響應迅速,便于實現集中控制和系統集成;⑤集信號處理、運行控制、 電子 制動、機械制動、安全保護為一體,提高了設備的整體功能;⑥操作直觀簡便;⑦節能率高。 中國論文范文
              我礦所采用的ABB公司的變頻器在主井(ACS6000系列產品)及副井(DCS600系列產品)提升機中得到了較佳的使用效果。在提升機下行制動時,高壓切除,低頻電源未投入前,提升機由重物牽引自由滑行,此時提升機有少許飛速,當低頻電壓投入后,制動轉矩迅速加大,使下行和上行一樣,均能在低頻電源投入后,提升機的制動能完全按照預先設置的曲線運行,達到良好的制動效果。采用該低頻制動方式后,與以前的動力制動和低頻發電機制動相比,具有如下優點:提升效率提高,由于制動所需時間大為縮小,所以可以提高系統的運行效率;系統運行安全可靠,轉爬行速度平穩;由于該變頻器的硬件為通用的變頻器硬件,同時低頻制動投入時,變頻器的輸出電壓從最低開始,依據預先生成的曲線和實際運行速度,緩慢提高,使低頻投入瞬間對變頻器和機械的沖擊都大為縮小,因此提高了系統運行的可靠性。
              4 結束語
              因為采用變頻器的提升系統制動曲線非常平滑,轉爬行無任何沖擊,該變頻器置的特殊軟件是依據提升機的實際運行工礦特殊設計,因此對于不同的提升機系統,只需依據前述方式接線后,設置所需的參數即可,維修調試非常方便,推廣容易,同時減少了以后系統改造的成本,對煤礦 企業 的的 發展 有著很大的推動作用,并更好的保證了煤礦的安全生產。
      參考 文獻 :
      劉文杰,白曉東,薛忠和.交-交變頻器在礦井提升機的應用及分析.礦山機械.2001.
      馮垛生.變頻器的應用與維護.貴陽:出版社.2002.
      陳湘楚.礦山運輸與提升設備.北京:煤炭 工業 出版社.2004.轉貼于中國論文范文


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