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变频器在煤矿提升系统中的应用研究

日期: 2012-03-16|已阅读: |来源:www.zikao51.com|作者:自考无忧网|打印

 摘要:在煤矿提升系统中,变频器作为特殊的低频电源,在保持输出频率不变的情况下,依据外部控制信号的要求和实际的运行速度,控制输出电压的大小,实现了矿井提升机高压电机减速段的平稳制动和稳定爬行。本文对变频器在我矿提升系统中的应用进行阐述。
关键词:变频器  提升系统  
        0 引言 中国论文范文
        矿井提升电机优越的制动性能可以使提升机获得平稳、安全、可靠的制动运行状态,避免严重的机械磨损,防止较大的机械冲击,减少机械部分维修的工作量,延长提升机械的使用寿命。随着矿井提升系统自动化,改善提升系统的性能,以及提高提升设备的提升能力等的要求,对矿井交流高压电机制动的要求也越来越高。传统的矿井提升机的制动,几乎都采用动力制动或低频发电机制动的方式,动力制动方式只能解决制动问题,不能较好地解决爬行问题,低频发电机虽然可以较好地解决上述问题,其整个控制系统比较复杂,使用的设备也比较多,给系统的维护和检修带来一定的不便。普通的变频器虽然可以输出较低的频率,但其系统的建模和设计都是针对低压电机的,所以其输出频率和输出电压间始终存在一定的比例关系,因此将其直接使用在矿井提升电机的低频制动和爬行中,也将造成在刚开始低频投入时,变频器的输出电压太高,制动力矩太大,这时电机的发电状态所反馈回变频器的能量较大,假如变频器的制动电阻选择得不太恰当,也将造成变频器过压的危险,长时间使用,将导致变频器的直流桥电容烧毁,同时在较低的频率爬行时,为了兼顾制动,将导致爬行时电机的力矩较小。
        为此,我矿依据矿井提升的实际使用要求,利用ABB公司的变频器技术,模拟低频发电机系统的运行方式,采用特殊的软件编程,达到了在整个制动和爬行阶段,变频器的输出频率都保持不变,依据预先设置的制动曲线和实际的运行速度,直接控制变频器的输出电压,达到了理想的制动效果。采用该特殊软件的低频系统,也能在低频爬行时输出较高的电压,并且还兼顾脚踏、验绳等功能,完全满足了矿井提升机的要求。
        1 系统的控制方式
        1.1 闭环控制 闭环控制应用在低频制动阶段,此时变频器的模拟输入信号为高压电机的模拟速度信号,正(或反)转信号闭合,低频电压输出信号闭合,其他信号断开。变频器将依据低频电压输出信号闭合瞬间,模拟电压输入信号的值折算为高压电机高压断开时的瞬间速度,以及预先设置的减速曲线斜率和制动时间,生成高压电机低频制动时的速度曲线,在保持频率不变的情况下,依据实际的速度反馈和生产的速度曲线,控制变频器的输出电压,达到良好的制动效果。
        1.2 开环控制 开环控制方式分为低频爬行、脚踏制动和脚踏验绳方式。低频爬行方式:低频爬行是在低频制动完成,达到爬行点速度后,低频爬行信号输入,低频制动完成,变频器依据预先设定的低频电压输出。脚踏制动方式和脚踏验绳方式:在该两种方式下,变频器的输出电压都跟踏板带动的自整脚机输出的信号成比例,由司机确定变频器需要输出的低频电压。
        2 低频运行系统控制
        我矿主井提升系统所采用的ACS6000系列产品,依据提升机低频制动的特殊要求内置了特殊的应用宏。该特殊应用软件的低频输出频率可以在变频器的面板上直接设置,输出电压依据提升机的运行和外部信号输入,自动调节变频器的输出电压。实际运行时,当提升机高压投入,依据提升机的运行方向输入正、反转运行信号,此时变频器依据面板设置的频率,输出所需的低频频率,低频电压输出处于“等待”状态,同时变频器依据模拟电压的输入值,实时记录和监视高压电机的速度,当高压断开瞬间,低频输出信号输入,变频器将依据此瞬间记录的高压电机速度,生成高压电机低频制动到爬行速度的速度曲线,变频器输出端交流接触器将再延时约0.5s后闭合,变频器输出的低频电压开始接入高压电机。由于刚开始时变频器生成的制动曲线和电机的实际速度相差较小,变频器输出的电压也较低,制动反馈的能量也较小。同时外部的速度检测器也将依据提升机的实际速度,逐级切除高压电机转子上的电阻,确保具有足够的制动力矩。制动阶段,变频器将实时检测和监视高压电机的速度,依据所生成的制动曲线和实际速度之间的偏差,模拟低频发电机制动系统的运行状态,调节变频器输出的低频电压。当高压电机的制动速度达到爬行速度时,爬行信号输入,变频器将依据预先设置的爬行电压,直接输出爬行所需低频电压。脚踏制动和脚踏验绳方式时,变频器的低频频率也始终保持变频,低频输出电压将依据模拟电压输入值的大小成比例输出,达到所需的制动和爬行力矩。 转贴于中国论文范文
        3 应用效果
        提升机变频操控系统的技术优势主要体现在:①实现了电动机的软启动;②实现了无级平滑调速,可在静态或动态任意调整电动机转速;③运行平稳,无转差冲击;④响应迅速,便于实现集中控制和系统集成;⑤集信号处理、运行控制、 电子 制动、机械制动、安全保护为一体,提高了设备的整体功能;⑥操作直观简便;⑦节能率高。 中国论文范文
        我矿所采用的ABB公司的变频器在主井(ACS6000系列产品)及副井(DCS600系列产品)提升机中得到了较佳的使用效果。在提升机下行制动时,高压切除,低频电源未投入前,提升机由重物牵引自由滑行,此时提升机有少许飞速,当低频电压投入后,制动转矩迅速加大,使下行和上行一样,均能在低频电源投入后,提升机的制动能完全按照预先设置的曲线运行,达到良好的制动效果。采用该低频制动方式后,与以前的动力制动和低频发电机制动相比,具有如下优点:提升效率提高,由于制动所需时间大为缩小,所以可以提高系统的运行效率;系统运行安全可靠,转爬行速度平稳;由于该变频器的硬件为通用的变频器硬件,同时低频制动投入时,变频器的输出电压从最低开始,依据预先生成的曲线和实际运行速度,缓慢提高,使低频投入瞬间对变频器和机械的冲击都大为缩小,因此提高了系统运行的可靠性。
        4 结束语
        因为采用变频器的提升系统制动曲线非常平滑,转爬行无任何冲击,该变频器置的特殊软件是依据提升机的实际运行工矿特殊设计,因此对于不同的提升机系统,只需依据前述方式接线后,设置所需的参数即可,维修调试非常方便,推广容易,同时减少了以后系统改造的成本,对煤矿 企业 的的 发展 有着很大的推动作用,并更好的保证了煤矿的安全生产。
参考 文献 :
刘文杰,白晓东,薛忠和.交-交变频器在矿井提升机的应用及分析.矿山机械.2001.
冯垛生.变频器的应用与维护.广州:华南理工大学出版社.2002.
陈湘楚.矿山运输与提升设备.北京:煤炭 工业 出版社.2004.转贴于中国论文范文
 

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