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矿井提升机改造案例

日期: 2015-03-20
作者:

一、传统矿井提升机的缺点
传统的矿井提升机一般采用转子回路串接电阻,使用接触器的断开和闭合来实现电动机的分级调速,这种控制方式具有如下明显缺点:
◆ 串电阻调速属于有极调速,启动冲击大,并且在速度的切换中存在速度的跃变,容易掉道,危险度高,严重影响生产效率以及人的生命财产安全,特别当运输人的时候。
◆ 使用串电阻调速严重的浪费电能在电阻上,速度越低浪费越严重;当下放物体过程中,电机处于发电状态,更加严重的浪费了能量。
◆ 转子串电阻调速控制,故障率高,维护工作量大,由于使用接触器串电阻调速,调速的过程中频繁投切导致接触器经常损坏,导致调速失灵,存在安全隐患,并且增加了维护工作量。
◆ 稳定性差,速度随着负载的变化而变化。
◆ 启动力矩不够,特别是在斜坡中停机无法再启动,需要把物料下放到平稳的地方再启动,严重的影响了生产效率。
二、蓝海华腾变频器矿井提升机控制一体化方案,对电机进行驱动具有明显的优点
◆ 采用先进的DSP芯片和优良的矢量控制,使提升机所需功率和变频器输出功率匹配;
◆ 启动电流小,启动速度平稳无冲击,大大的减少了掉道现象;
◆ 可靠性高,变频器具有完善的保护功能,如过流过压过载短路等保护功能;
◆ 维护工作量低。没有和传统方案一样需经常更换接触器,大大降低维护成本;
◆ 调速范围广。属于无极调速,加减速过程中电机控制平稳,调速时候手感柔和,
高了系统的可靠性,同时没有串电阻的发热,大大改善了操作人员的工作环境。
◆ 节能空间大。当矿井提升机处于提升状态时,节约的能量和转速成正比;当处于下放状态时,电机处于发电状态,如果采用能量回馈单元,节约的能量不仅和转速成正比,而且还加上回馈的能量;
◆ 而且具有运输人和物的自动切换功能,运输人的时候能够自动限制最高速度,使运输人的时候更加的安全,更加的舒适;
◆ 能够和机械刹车以及安全回路完美配合使用,当使用机械刹车时候变频器不会出现过载过流等现象,而且当出现紧急情况或者停电的状态下,能够自动实现机械刹车,最大限度的保障了安全;
◆ 大大提高了生产效率,稳定性高,速度不随负载的变化而有变化;
◆ 可以消除溜钩现象,即使在上升过程中中途进行了机械刹车,不需要把重物放到平地上重新启动,在中途就可以把重物拉起来而不下溜;
◆ 上升和下降过程互锁,不容易出现操作失误;
◆ 高速时候不能够随便改变运转方向,防止运行过程中误打信号灯而导致变频器自动停机或者反转;
◆ 不改变原有操作习惯;
◆ 支持工频和变频的切换功能;
◆ 操作面板具有参数拷贝功能,大大的降低了调试和维护的工作量。
三、关于绞车的制动抱闸
◆ 关于绞车的制动问题:
1.1、制动单元的“+”“—”端子接变频器的“+”和“—”端子
1.2、制动单元的制动电阻端子接制动电阻
注意:绞车的负载比较重,制动单元和制动电阻的选型应当足够大。关于回馈装置,安装方式参考回馈单元说明书。推荐使用制动单元,性价比较高。
◆ 安全回路的抱闸问题:
矿山是个非常讲究安全的地方,一定需要机械抱闸的配合,要确保在任何异常状态下,机械刹车能够完全的刹住车,比如出现紧急情况时候,当变频器出现故障的时候,当忽然停电的时候,等等,都必须确保机械刹车能够完全的进行抱闸;
当变频器处于停机状态下或者变频器在几乎没有速度的的情况下,不具有抱闸功能的,需要机械的进行抱闸;
变频器具有的各项保护功能,比如过流过压过载欠压保护等,当出现故障的时候,变频器是马上对电机停止输出的,所以此时也是需要机械进行抱闸保护;
由上可知,整套系统必须要以上的安全保护功能。正常的绞车都应该具有以上的功能集成在绞车的安全回路当中。当安全回路出现问题的时候,马上进行机械抱闸并且马上输出开关信号禁止变频器运行,此开关接到变频器的X端子上,功能设置为22:变频器运行禁止。
◆ 手动机械刹车的问题:
平时行车过程中变频器和绞车的抱闸配合方法为:在机械刹车的中间位置安装一个接触器,当抱闸动作的时候,输出一个信号给变频器,此功能设置为21:外部中断触点输入,(假如设置为X4),最好是当抱闸松开一半(抱紧一半)的时候输出一个信号给变频器。
如果当前状态为停止状态,此时绞车的抱闸在抱紧,此时启动变频器,此时慢慢松开抱闸,当松开还没有到一半的时候,上面设置X4端子应当为闭合状态,变频器虽然运行,但是处于封锁输出状态,输出频率为零;当松开到一半的时候,上面设置X4端子为断开状态,此时旋动电位器给一点速度,变频器开始运行,当听到电机有响声的时候,说明此时变频器的力矩已经充分建立起来,然后继续慢慢松开,此时旋动电位器,电机速度可以慢慢上升。
绞车在运行当中,准备以机械刹车制动绞车,此时可以先慢慢的减速下来,到一定程度的时候,慢慢拉紧机械抱闸,当机械抱闸到一半的时候,此时上面设置的21号功能端子闭合,此时变频器封锁输出,机械刹车把绞车刹车住,即可停机。
四、注意
◆ 目前变频器适用于无瓦斯及煤尘爆炸的环境、无显著振动和冲击的环境、环境湿度: ≤90%, 无水珠凝结、供电电压:AC380V50Hz,若需要防爆,请选择蓝海华腾防爆系列变频器。
◆在矿山生产中,一定要确保安全的保护装置的可用性,比如随时检查刹车系统是否完好,闸的间隙是否正常,方向是否互锁等;
◆ 电磁机械安全抱闸与变频器运行电气互锁,电磁铁得电后,变频器才可以启动,变频器故障后,安全闸抱紧。
◆ 变频器正/反切换开关与手动抱闸电气互锁,当手动抱闸没有松开之前,变频器不能接收启动信号。
◆ 手动抱闸电气互锁与调速电位器电气互锁,当电位器调到0V对应5Hz运行时,手动抱闸一但回位,变频器马上零速输出,同时停掉变频器。
◆ 从安全性方面考虑,变频器功率应需要大于电机额定功率。比如,如果电机为220KW,选择的变频器应该至少为280KW,此外,需要加上能耗制动单元或者回馈制动单元;煤矿是一个非常讲究安全的地方,需要和机械抱闸以及安全回路等完全配合。
五、改造案例1:某市龙头煤矿大型绞车改造(180kW)
◆ 变频器主回路和控制回路接线图(此处没画出AI2的接线图):

矿井提升机改造案例

图1 变频器接线图

◆工频变频系统切换原理图和切换方法:

矿井提升机改造案例

图2 工变频切换方法

使用变频时,请把电源开关接到变频器输入电源R、S、T,同时把电机线U、V、W接至变频器电机输出端U、V、W,还需要把电机的转子电路短接;
使用工频时,把开关电源接到原来的操作系统中,另外需要把电机线U、V、W接到工频电源,此外还需要把转子线接到原来的串电阻回路中。
◆ 调试方法和步骤:
1、根据电机铭牌输入参数:
P0.11:最大频率,根据现场需求设置;
P0.13: 频率上限,根据现场需求设置,此值可以和P0.11设置相同;
P0.12:最大输出电压,请根据电机铭牌设置;
P0.15:基本运行频率,请根据电机铭牌设置;
P9.00:负载类型,请设置0,代表重载;
P9.01:电机极数,请根据电机铭牌设置;
P9.02:电机额定转速,请根据电机铭牌设置;
P9.03:电机额定功率,请根据电机铭牌设置;
P9.04:电机额定电流,请根据电机铭牌设置;
2、设置P9.15=1进行电机静止自整定,自整定完毕后将会自动停机;
3、接电位器到在10V、AI1和GND之间,然后设置
P0.04=1:通过AI1给定频率
P0.06=1:端子控制
P3.09=0,允许反转
P6.00=4410,AI1和AI2用曲线修正,运输人的时候,切换电位器限制速度
P6.02=2,
P6.05=2,
P6.08=25;
4、设置多功能输入端子功能:
P5.00=2:X1=正转
P5.01=3:X2=反转
P5.02=20:X3=故障复位
P5.03=21:X4=外部中断触点输入,接机械抱闸信号
P5.04=22,X5=变频器运行禁止,接安全回路
P5.05=55,X6=人车信号切换,在AI2端再接一个电位器,再运输物需要加快速度时候可以切换频率源;
P5.06=26,X7=最快速停车;
5、设置多功能输出端子:
P7.00=00:Y1=变频器运行中信号
P7.01=15:Y2=变频器告警信号
P7.02=14:继电器=变频器故障信号
6、接模拟量输出端子:
P7.03=53:AO1=变频器输出电压
P7.04=50:AO2=变频器输出电流 
六、改造案例2:某市某煤矿中型绞车改造(95kW,55kW)
◆ 变频器主回路和控制回路接线图:

矿井提升机改造案例

图3 变频器接线图

◆ 参数设置:
1、电机参数设置:
P9.01=****,电机极数,请根据电机铭牌设置
P9.02=****,电机转速,请根据电机铭牌设置
P9.03=***,电机功率,请根据电机铭牌设置
P9.04=***,电机额定电流,请根据电机铭牌设置
P9.15=1,按后按RUN键进行参数的自整定
2、功能参数设置:
P0.04=1、模拟量给定频率
P0.06=1、端子控制运行命令
P0.08=50、加速时间(根据实际情况设置)
P0.09=15、减速时间(根据实际情况设置)
P2.00=3、键盘锁功能
P3.03=2、起动频率
P3.04=0.5、起动频率保持时间
P3.09=0、允许反转
P5.00=2、端子正转运行
P5.01=3、端子反转运行
P5.02=20、故障复位输入
P5.03=24、端子自由停机
P5.04=22、变频器禁止运行
P5.05=26、快速停机
P5.06=52、主频率源切至数字
P6.00=4440、模拟量修正
P6.02=5Hz、模拟量0V对应5Hz
P7.00=14、输出变频故障
P7.02=0、变频器运行中信号
P9.18=20、电机过载保护时间
PA.09=1、能耗制动已启动
◆ 改造前现场情况:
此煤矿有两台单向式28度斜坡提升绞车,部件分别有:电机功率90KW一和55KW各一台、滚轮、减速箱、手动机械抱闸、电磁机械安全抱闸、过卷保护限位开关、正/反五档电阻调速箱。
◆改造后现场情况:
原有部件分别有:电机功率90KW一和55KW各一台、滚轮、减速箱、手动机械抱闸、电磁机械安全抱闸、过卷保护限位开关、正/反五档电阻调速箱。不干涉原有操作系统,后增加配件:变频器、制动单元、制动电阻、电抗器、电位器、中间继电器、按钮、指示灯、三档开关、行程限位开关。
说明:
1、电位器:绞车速度调节。
2、中间继电器:绞车动行中/停止中输出指示灯电源,变频器故障输出指示,变频器故障后安全抱闸。
3、按钮:变频器故障复位/快速停机。
4、指示灯:变频器故障指示。
5、三档开关:变频器正转/停止/反转切换。
6、行程限位开关:手动抱闸回位时,给变频器端子自由停机,反之给变频器启动信号。
◆绞车变频器调试中出现的问题:
调试的那天上午在主井口,安装90KW绞车的变频器功能控制线,控制线路与辅井绞车完全一样,原理是:“变频器启动后,电位器可以调到0Hz运行,配合手动抱闸,不让变频过载,也不让绞车的车斗在半坡启动/停机时出现下滑现象”。下午试放人车下井和上井,人车重大概两吨,变频器没有出现问题。然后,回到辅井口试55KW的拖重载,在井下来回试车时,车斗装满重大概三吨,这时出现了车斗下滑和变频过载故障。分析、总结,问题都出在手动抱闸的动作连贯性和杀车皮的松紧度上。     想了很多方案,最后决定在杀车动作行程处,多加一组常闭开关做为变频器的运行指今,把杀车皮调到适中位置。
在辅井口55KW绞车的手动抱闸回位处多加上一组常闭开关后,当手动抱闸回位时,顶到行程开关的常开变成常闭、常闭变常开时,变频器端子自由停机。当推开杀车时,行程开关的常闭复原给变频器运行命令,变频器从2Hz起动,这样解决了变频器过载故障和绞车在半坡停机时,出现的下滑现象。后来主井口的绞车控制线路也改成了一样,带上重载调试,没有出现问题,绞车开机操作变得很方便。


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