四、KULICKE & SOFFA 02920-4160-000-06在運(yùn)輸系統(tǒng)應(yīng)用
1、隔爆變頻調(diào)速裝置在膠帶輸送機(jī)的應(yīng)用
兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司機(jī)電設(shè)備制造廠生產(chǎn)的膠帶輸送機(jī)配置4臺(tái)大功率電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置（采用3+1模式，3套工作、1套備用）。整部輸送機(jī)由3臺(tái)電壓為1140/660V異步電機(jī)并聯(lián)拖動(dòng)，通過減速器與輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)滾筒連接，電動(dòng)機(jī)與減速器、減速器與驅(qū)動(dòng)滾筒之間采用蛇簧聯(lián)軸器相連接。該機(jī)采用同軸電機(jī)，即2臺(tái)電機(jī)同時(shí)控制一個(gè)驅(qū)動(dòng)滾筒，要求電機(jī)啟動(dòng)有良好同步性來保證系統(tǒng)功率平衡。通過對各種調(diào)速方式分析比較，決定每臺(tái)電機(jī)配置1臺(tái)QJR400型隔爆變頻調(diào)速裝置，采用隔爆變頻調(diào)速裝置對輸送機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制。
隔爆變頻調(diào)速裝置的操作可在本機(jī)控制，也可遠(yuǎn)程控制。此機(jī)控制是靠變頻調(diào)速系統(tǒng)內(nèi)置的觸摸屏來設(shè)定運(yùn)行參數(shù)。在觸摸屏上進(jìn)行運(yùn)行和停止操作。遠(yuǎn)控時(shí)，通過工作臺(tái)對變頻調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行外控操作。應(yīng)用變頻調(diào)速裝置時(shí)，一般采用一拖一控制。KULICKE & SOFFA 02920-4160-000-06當(dāng)3臺(tái)電機(jī)同時(shí)啟動(dòng)且2臺(tái)電機(jī)同軸時(shí)，在隔爆變頻調(diào)速裝置間增加主從控制功能，可任意設(shè)置其中1臺(tái)為主機(jī)、其余2臺(tái)為從機(jī)。在現(xiàn)場中設(shè)置同軸的1臺(tái)電機(jī)為主機(jī)、其余2臺(tái)電機(jī)為從機(jī)，同軸的另一臺(tái)電機(jī)設(shè)置為轉(zhuǎn)矩跟蹤，不同軸的第三臺(tái)設(shè)置為速度跟蹤。主機(jī)是調(diào)速裝置群控中的首機(jī)，其它變頻器都是從機(jī)。主機(jī)只有1臺(tái)。在運(yùn)行中只對主機(jī)控制，全部從機(jī)同步自動(dòng)跟隨主機(jī)動(dòng)態(tài)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)良好的主從關(guān)系目標(biāo)控制運(yùn)行模式。
經(jīng)過較長時(shí)間的運(yùn)行檢驗(yàn)證明，真正實(shí)現(xiàn)了電機(jī)軟啟動(dòng)和膠帶輸送機(jī)軟啟動(dòng)合二為一。通過電機(jī)慢速啟動(dòng)帶動(dòng)膠帶機(jī)緩慢啟動(dòng)，將膠帶內(nèi)貯存的能量緩慢釋放，幾乎對膠帶不造成損害，設(shè)備啟動(dòng)特性平穩(wěn)，極大降低了設(shè)備的維護(hù)檢修量，同時(shí)節(jié)能效果明顯。隔爆變頻調(diào)速裝置以其特有的軟啟動(dòng)特性和較高的性價(jià)比，成為礦山井下膠帶輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)展方向。
2、KULICKE & SOFFA 02920-4160-000-06變頻器軟啟動(dòng)在膠帶機(jī)中的應(yīng)用
兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司濟(jì)寧三號煤礦井下主煤流運(yùn)輸由7條膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)組成。其中，北部膠帶機(jī)共有4個(gè)驅(qū)動(dòng)單元，每臺(tái)電機(jī)的功率為31.5kW，額定電壓1140V，原先一直采用電機(jī)+耦合器的方式驅(qū)動(dòng)。自從投入ZJT型1140V礦用隔爆兼本質(zhì)安全型智能變頻器以后，實(shí)現(xiàn)了膠帶輸送機(jī)軟啟動(dòng)運(yùn)行，使用效果非常理想。
使用變頻器后，驅(qū)動(dòng)電機(jī)直連滾筒，通過設(shè)置變頻器輸出電流頻率由0Hz到設(shè)定頻率的變化時(shí)間，就可設(shè)置膠帶機(jī)軟啟動(dòng)的啟動(dòng)時(shí)間。為盡量減少膠帶機(jī)啟動(dòng)時(shí)對電機(jī)及膠帶機(jī)各部件的沖擊，啟動(dòng)時(shí)間可設(shè)置成10s以上。變頻器啟動(dòng)力矩大，尤其適合重載啟動(dòng)，這對膠帶機(jī)十分有利。膠帶機(jī)運(yùn)行時(shí)，由于環(huán)境惡劣，經(jīng)常發(fā)生各類緊急停車故障，一旦重載停車，由于耦合器在軟啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)速度過快，且對多電機(jī)驅(qū)動(dòng)的膠帶機(jī)無法做到各電機(jī)的功率平衡，易造成電機(jī)過載停車，對滾筒和聯(lián)軸器等設(shè)備的損害十分大。改用變頻器后可通過調(diào)節(jié)變頻器輸出頻率的大小來實(shí)現(xiàn)各電機(jī)的功率平衡，在啟動(dòng)過程中通過降低電機(jī)的頻率可實(shí)現(xiàn)在小電流下的大功率輸出，最大程度降低了對電機(jī)及膠帶機(jī)的損傷。
變頻器的另一重要用途是驗(yàn)帶功能。膠帶機(jī)的日常檢修工作中一個(gè)很重要的任務(wù)就是在膠帶運(yùn)行時(shí)檢修膠帶的磨損情況。但是，如果在滿速情況下很難清楚地看到膠帶的破損部位。該礦北部膠帶輸送機(jī)使用的4套變頻調(diào)速裝置可以設(shè)置兩種頻率啟動(dòng)。在現(xiàn)場應(yīng)用中，將第一個(gè)頻率設(shè)置為40Hz（根據(jù)采區(qū)煤量多少自行調(diào)節(jié)）、第二個(gè)頻率設(shè)置為10Hz，對應(yīng)4.5m/s的滿速速度，能實(shí)現(xiàn)接近0.9m/s的驗(yàn)帶速度。與使用耦合器作為傳動(dòng)裝置相比，空載時(shí)電耗僅為50%，重載時(shí)節(jié)省30%。
3、KULICKE & SOFFA 02920-4160-000-06變頻調(diào)速技術(shù)在電機(jī)車電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用
山東科技大學(xué)和兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司機(jī)電設(shè)備制修廠對變頻調(diào)速技術(shù)在礦山牽引電機(jī)車上的應(yīng)用情況進(jìn)行了分析研究。電機(jī)車是礦井軌道運(yùn)輸?shù)闹饕獱恳O(shè)備。其中，架線式牽引機(jī)車多年來一直沿用結(jié)構(gòu)復(fù)雜、故障率高和維修費(fèi)用大的直流電動(dòng)機(jī)，而且目前國內(nèi)絕大多數(shù)礦山牽引機(jī)車還在使用觸頭電阻調(diào)速方式，處于耗電量大與維修量大的狀態(tài)。變頻調(diào)速牽引機(jī)車采用故障率低和性能可靠的三相異步交流鼠籠式電動(dòng)機(jī)，結(jié)合技術(shù)先進(jìn)與節(jié)電效果顯著的變頻調(diào)速器，取代了直流電機(jī)車比較落后的驅(qū)動(dòng)技術(shù)，達(dá)到當(dāng)代世界先進(jìn)技術(shù)水平。
由于工作環(huán)境特點(diǎn)所致，礦用電機(jī)車調(diào)速系統(tǒng)處于頻繁的啟動(dòng)、制動(dòng)和加減速等狀態(tài)，還要適應(yīng)負(fù)荷上下坡和顛簸路況等情況，因此要求電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、過載能力強(qiáng)。另外，調(diào)速系統(tǒng)不但要能四象限運(yùn)行，還要能再生制動(dòng)到低速。這樣，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩增大時(shí)，轉(zhuǎn)速就能迅速下降，而電動(dòng)機(jī)輸出功率基本不變，從而使電動(dòng)機(jī)不易因負(fù)載增大而引起過載。反之，當(dāng)負(fù)載變小時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速能自然上升，以利于提高生產(chǎn)效率。此外，為防止主輪打滑，調(diào)速系統(tǒng)還應(yīng)考慮具有最大轉(zhuǎn)矩限幅的功能。由于逆變器和電動(dòng)機(jī)都安裝在電機(jī)車上，所以整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)盡可能設(shè)計(jì)得體積小、重量輕、硬件結(jié)構(gòu)簡單和控制方便。對于直接轉(zhuǎn)矩控制而言，在高速運(yùn)行階段，除電動(dòng)機(jī)定子電阻，不需知道其它參數(shù)，所以直接轉(zhuǎn)矩控制對電動(dòng)機(jī)參數(shù)的依賴性比矢量控制要低許多。其產(chǎn)品包括5t、8t和10t隔爆型電動(dòng)機(jī)斬波調(diào)速控制裝置，目前已廣泛應(yīng)用于以電池為動(dòng)力源的、交流電動(dòng)機(jī)牽引驅(qū)動(dòng)的礦山電機(jī)車上。
五、KULICKE & SOFFA 02920-4160-000-06地面選煤廠裝車系統(tǒng)變頻技術(shù)改造
兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司濟(jì)寧三號煤礦裝車系統(tǒng)主要設(shè)備為4JDM-30SM調(diào)車絞車，裝車速度慢、調(diào)速能力差、故障率高。為此，他們采用變頻技術(shù)將其改造成為新型裝車系統(tǒng)。
1、變頻改造的具體實(shí)施如下
①在五、六股控制室各安裝1臺(tái)ACS600變頻柜，輸入和輸出分別跨接到原進(jìn)線及輸出到電機(jī)的高速連線端。原牽引控制柜仍舊保留，作為備用。為防止誤動(dòng)作，變頻控制回路與原控制回路是互鎖的。要啟動(dòng)變頻牽引系統(tǒng)，必須是原控制回路的主交流接觸線圈均無施加電壓，即串聯(lián)在變頻器啟動(dòng)回路的常閉接點(diǎn)均閉合的情況下，合上變頻總開關(guān)才能使變頻啟動(dòng)回路通電，變頻器啟動(dòng)主交流接觸器吸合，其常開接點(diǎn)吸合自保，使電機(jī)處于4極運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。此時(shí)，串聯(lián)在原控制回路的常閉接點(diǎn)均打開，所以在變頻器運(yùn)行時(shí)，原控制回路是無法運(yùn)行的。反之，在啟動(dòng)原控制回路電機(jī)運(yùn)行后（4極或8極狀態(tài)），變頻器也是無法啟動(dòng)運(yùn)行的。
②在集控室增加1套控制與報(bào)警顯示裝置。正常運(yùn)行時(shí)操作人員可調(diào)整旋鈕使其改變運(yùn)行速度。如在運(yùn)行中出現(xiàn)短路或電機(jī)缺相過載，操作臺(tái)上將顯示并報(bào)警自動(dòng)停車。
③KULICKE & SOFFA 02920-4160-000-06在五、六股道的變速點(diǎn)處安裝電磁開關(guān)，其接點(diǎn)串入控制回路。當(dāng)牽引車經(jīng)過變速點(diǎn)時(shí)將自動(dòng)改變牽引速度，保證它低速回窩。此外，還在車窩處安裝2臺(tái)監(jiān)視器作為后備監(jiān)視，出現(xiàn)故障時(shí)由人工操作回車。
此項(xiàng)改造完成以后，牽引車實(shí)現(xiàn)了無級調(diào)速，機(jī)械的沖擊性有效改善，設(shè)備的檢修及維護(hù)周期延長，裝車能力比原來提高25%，保障了年產(chǎn)800萬t的外運(yùn)能力。采用變頻調(diào)速盡管增加一些投資，但僅節(jié)省電費(fèi)一項(xiàng)就能在兩年多一點(diǎn)的時(shí)間內(nèi)回收全部投資。
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