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Goodrive3000变频器在矿井提升机上的应用
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摘 要:相比于传统的转子回路串电阻控制方式,采用变频器调速的矿井提升机,不仅可以实现软启动、软停车,减轻对电网的冲击;并且能够输出合适的功率降低能量损耗,能够将提升机下放时产生的能量以电能的形式回馈电网。太阳集团Goodrive3000四象限变频器已经成功应用于多个煤矿的提升机系统。

关键词:GD3000 1140V 提升机 变频器 四象限 三电平

一、引言

矿井提升机是矿井运输的主要环节,主要任务是提升井下的矸石、煤和废石,同时还要运送人员、设备和材料。因此矿井提升机工艺对电气传动的要求是很高的,主要表现在:提升机电气传动的可靠性,不仅关系到矿井的生产能力和生产计划管理,而且直接关系到井下每个矿工的生命安全,电控设备的任何故障都可能造成人身事故和整个矿井停产;必须满足提升机力图要求并能在四象限平滑运行;能够频繁进行正向、反向、启动、运行、停车、制动,能按一定的速度图运行。

图1. 山东张集煤矿

二、 现场设备及运行工况分析

2.1 现场设备参数

矿井提升机技术参数
电机型号
电机功率
电机绝缘等级
YBR 400M-8
132kW
F
供电电压
电机额定转速
额定电流
1140V
740r/min
85

2.2 现场设备工况

无极绳绞车应用示意图如图3所示,现场照片如图4所示:
一方面,1140V进线经过照明开关柜、综合保护柜后接入200kW四象限变频器,经过变频控制输0~400Hz(0~1140V)交流电驱动电机运行,带动滚筒旋转,从而拉动钢丝绳往复运动。安装在2~3km长轨道上的矿斗借助钢丝绳的拉力沿轨道前进或者后退,并以此来运送货物。

另一方面,控制台触摸屏和按钮指令经过PLC柜逻辑处理后由RS485通讯传递至变频器控制板,并以此实现对运行速度和运行方向的控制。

图3. 无极绳绞车应用示意图

与普通绞车应用相比,无极绳绞车滚筒直径和长度均大幅度减少,其钢丝绳张力通过巧妙的机械悬重结构保持恒定。另外其环形钢丝绳的连接结固定到矿斗底部,在轨道首末位置处还设有限位开关。

图4. 无极绳绞车应用现场照片

图4. 系统电气框图

现场1303轨顺外段供电系统如图5所示,可以看出三中车场1-2-22移变不仅为132kW无极绳绞车负载供电,还包括30kW水泵、45kW的JH-30电机负载、两个11.4kW的JD-1电机负载以及60kW的风机负载供电。

2.3 绞车对变频器的要求

* 可实现电机的软启动、软停车;

* 可以实现电机无级调速,电流冲击小,加、减速过程平滑;

* 优异的低频转矩特性,能实现重载正常启动;

* 过载能量强,满足现场的复杂工况;

* 具有能量回馈功能,适合提升机的下放及其他能量回馈的场合;

* 变频器具备模拟量、开关量、通讯等接口,与控制箱通讯;

* 具有过压,过流,缺相,过载,过温等多种保护功能;

* 操作简单,方便提升机司机操作;

三、变频器配置方案

3.1 无极绳绞车驱动方案

提升机电机为132KW/1140V,根据现场坡度,采用太阳集团GD3000系列200KW/1140V四象限变频器驱动。下图为电气拓扑示意图:

图5. Goodrive3000系统拓扑图

200KW/1140V四象限变频器输入侧配置LCL滤波回路,变频器与控制箱的开关量、模拟量信号通过I/O端子连接,变频器输出侧直接与提升机电机连接;

提升机的运行、停止、正反转、速度给定、系统的急停、抱闸的控制等都通过司机控制台给到PLC,PLC再根据其控制算法转变成相应的信号去控制变频器和抱闸,从而来控制提升机。变频器整流和逆变的运行由PLC端子控制,速度给定由PLC通过模拟量给定。抱闸控制由PLC控制液压站来进行抱闸。

该方案的优势及GD3000产品特点:

* 通过电机慢速启动和停机带动提升机缓慢启动和停机,实现了提升机的软启动、软停车,大大减小了机械冲击;

* 变频器具备PWM整流功能,可实现能量回馈,满足提升机下放功能;

* 低频转矩特性优异,可能够实现重载启动;

* 过流点为2.2倍额定电流,过载能力强;

* 变频器配置了485、CAN、以太网等通讯方式,方便与PLC通讯,实现实时控制;

* 整流器与逆变器采用全新的三电平拓扑结构,功率因数可达1,实现绿色变频;

* 具有过压,过流,缺相,过载,过温等多种保护功能;

* ±15%的宽电网设计,满足矿井下恶劣的电网环境;

3.2 变频器选型

结合无极绳绞车现场应用情况,我司选型如下:

型号
额定输入电压(Vac)
额定输出功率(KW)
额定输出电流(A)
GD3000-11-200G-12
1140
200
128

四、客户现场具体使用效果

4.1 现场使用效果

变频器在矿井现场运行良好,满足现场的工况要求,如下图为变频器运行现场及波形。

图6. 变频器正常启动波形

4.2 结束语

太阳集团中压Goodrive3000系列四象限变频器在矿井提升机的成功应用,为提升机的安全稳定工作提供了技术保障。该产品能够满足提升机的工况及特殊要求,增强了提升机在运行过程中的平稳性和舒适感,同时节能效果显著,可大大提高煤矿的自动化程度。

参考文献:

[1] 《GD3000变频器产品说明书》澳门太阳集团电气股份有限公司


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