SIEMENSSE變頻器在煤礦井下有防爆要求的提升機上的應用

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6SE70變頻器在煤礦井下有防爆要求的提升機上的應用

LUOJING

LOJ0603

1.井下煤礦提升機變頻調(diào)速改造煤礦提升絞車以前通常采用繞線式電動機作為主驅(qū)動，用于提升或下降重物，具有典型的位能負載特性，是煤礦的通用設備,但有以下問題導致必須改造。A）由于啟動及調(diào)速等方面的需要，通常都是在線繞式電動機的轉(zhuǎn)子回路串接電阻，來改變電機的輸出轉(zhuǎn)矩，從而降低電機啟動電流，以實現(xiàn)小范圍的轉(zhuǎn)差變速，去適應負載的突變持性。并實現(xiàn)電動機的分級調(diào)整。這種控制方式帶來如下弊端：轉(zhuǎn)子回路串接電阻，消耗電能，造成能源浪費。B）電阻分級切換，實現(xiàn)有級調(diào)速，設備運行不平穩(wěn)，引起電氣及機械沖擊。低速轉(zhuǎn)矩小，轉(zhuǎn)差功率大，啟動電流和換檔電流沖擊大，中高速運行振動大，制動不安全不可靠，對再生能量處理不力，斜井提升機運行中調(diào)速不連續(xù)，容易掉道，故障率高。礦用生產(chǎn)是24小時連續(xù)作業(yè)，即使短時間的停機維修也會給生產(chǎn)帶來很大損失。礦用絞車繞線電機改用變頻調(diào)速方式后，系統(tǒng)具有一定的節(jié)電效果，更重要的是具有柔性化控制，使系統(tǒng)的性能大大提高和機械部份壽命延長，使用變頻調(diào)速也有良好的節(jié)能效果,但同時必須考慮變頻器的防爆功能。C）再生發(fā)電時，機械能回饋電網(wǎng)，造成電網(wǎng)功率因數(shù)低。尤其在供電饋線較長的應用場合，會加大變壓器、供電線路等方面的投資。D）接觸器頻繁投切，電弧燒傷觸點，影響接觸器的使用壽命，設備維修成本較高。E）繞線電動機滑環(huán)存在的接觸不良問題，容易引起設備的事故。

2.客戶信息:

上海申地自動化科技有限公司專業(yè)從事礦山傳動電氣和自動化控制系統(tǒng)及其配套技術的研究和開發(fā)，并銷售申地科技自身研發(fā)生產(chǎn)的礦用防爆傳動電氣產(chǎn)品.申地科技研制生產(chǎn)的系列礦用防爆變頻器已取得了兩項國家專利:ZL03228606.6、ZL200420019839.1.

申地科技的產(chǎn)品已經(jīng)在山西、山東、安徽、河北、河南、江蘇、江西、貴州、黑龍江、寧夏等大中型煤炭生產(chǎn)企業(yè)得到良好的應用.申地科技礦用隔爆兼本質(zhì)安全型交流變頻器項目經(jīng)國家科技查新單位檢索與國內(nèi)外同類產(chǎn)品比較，具有創(chuàng)新性、先進性、達到了同類產(chǎn)品的國際先進水平.產(chǎn)品主要用于煤礦井下或露天礦山、港口碼頭、選煤廠、發(fā)電廠等大負荷惡劣環(huán)境中運輸設備的軟起動、軟停車和運行過程控制，即用于煤礦井下帶式輸送機、刮板運輸機、給煤機、風機、局扇、水泵及油泵等設備的控制.

3.井下提升機控制示意圖:

1.依據(jù)提升機功率和系統(tǒng)的要求,目前已用以下三種方案:6脈動整流,單機傳動(諧波較高,價格便宜),變頻器比電機功率大一檔電機(不帶ENCODER)逆變器整流回饋6脈動整流,二臺或四臺多機傳動,直流共母線方案,SIMOLINK同步控制,電機(不帶ENCODER)逆變器整流回饋四臺驅(qū)動較少應用變頻器比電機功率大一檔

1.依據(jù)提升機功率和系統(tǒng)的要求,目前已用以下三種方案:AFE整流,單機傳動(諧波低,價格貴)電機(不帶ENCODER)逆變器AFE整流單元變頻器比電機功率大一檔

1.依據(jù)提升機功率和系統(tǒng)的要求,目前已用以下三種方案:

2.礦井提升機的變頻調(diào)速工作原理(以單機整流回饋為例):礦用提升機變頻調(diào)速系統(tǒng)的原理如圖所示，該設備為交－直－交電壓型變頻調(diào)速系統(tǒng),該系統(tǒng)的運行過程主要分為兩個過程：（A）絞車電機作為電動機的過程，即正常的逆變過程。該過程主要由整流、濾波和正常逆變?nèi)蟛糠纸M成。其中正常逆變過程是其核心部分，它改變電機定子的供電頻率，從而改變輸出電壓，起到調(diào)速作用。（B）絞車電機作為發(fā)電機的過程，回饋能量直接回電網(wǎng)。該過程主要由整流、回饋逆變和輸出濾波三部分組成。其中該部分的整流是由正常逆變部分中IGBT的續(xù)流二極管完成。電解電容的主要作用是為回饋逆變部分提供一個穩(wěn)定的電壓源，保證逆變部分運行更可靠?；仞伳孀儾糠质钦麄€回饋過程的核心部分，變頻器對輸入電源的實時相位、電網(wǎng)電壓波動幅值檢測，實現(xiàn)回饋逆變輸出電壓相位與電網(wǎng)電壓相位的一致。

3.變頻器的特定功能:6SE70內(nèi)置標準的專用的提升功能,用于煤礦的井下提升,即保證不會溜車,又簡化調(diào)試工作.

4.具備防爆功能的變頻柜:由于變頻器本身無防爆功能,必須安裝在有防爆認證的控制柜內(nèi).由于控制柜的安裝空間和防爆要求特點,變頻器內(nèi)部硬件必須改造(不同功率,變頻器的尺寸不同,可能改造的元件和位置不同).

?散熱器,取消IGBT本身散熱器,安裝外散熱管

?IGBT重新安裝和布置?PMU從防爆柜內(nèi)引出,便于監(jiān)視

?變頻器能在柜門上就地操作?由于空間原因,改裝變頻器的內(nèi)部結構5.具備防爆功能的變頻器改造點如下:

A.防爆變頻器就地操作面板的引出和I/O控制開關B.防爆變頻器---拆掉IGBT本身散熱器,改用散熱管C.防爆變頻器---拆除冷卻風機和散熱器D.重新裝配的IGBT(去掉本身的散熱器)和輔助專用工具,導熱硅脂等E.由于防爆柜內(nèi)空間限制,改裝銅排,予充電電阻等元件改裝的予充電電阻位置予充電電阻專用散熱器E.由于防爆柜內(nèi)空間限制,改裝銅排,予充電電阻等元件改裝的三相動力輸出接線位置F.由于防爆柜內(nèi)空間限制,改裝銅排,予充電電阻等元件G.某功率的6SE70用于防爆場合的改造后的照片6SE70工程型變頻器的主要特點:1.有多種控制方案供用戶選擇,如單/多機,整流/逆變等2.功能強大如內(nèi)置專用提升功能3.擴展靈活如DP,SIMOLINK4.內(nèi)部元件結構清晰,方便專業(yè)用戶拆裝由于6SE70工程型變頻器本身不具備防爆功能,而煤礦井下提升設備改造市場相當大.昆山申地公司按煤礦行業(yè)防爆要求自己研制防爆柜.且將變頻器改造后安裝在柜內(nèi).通過了國家相關機構的檢測和認證.

一.目前改造后的變頻器實際應用遇到的問題.1.IGBT壞(較多)2.整流單元輸出(較少)3.平衡電阻炸(較少)4.上電后CUVC板抱F011故障(內(nèi)部24V接反或CUVC板本身問題)對于上述問題,主要是用戶對拆裝變頻器不規(guī)范導致,如IGBT安裝不平且導熱硅較差,導致IGBT過熱或損壞.目前我們已安排用戶到SEDL參觀和學習正規(guī)的安裝流程和注意事項.

3.當速度高時,出現(xiàn)F028故障:某一路整流單元有問題,在低速時能正常工作.高速時無輸出即出現(xiàn)F028.

4.主從控制不平衡:某些礦井提升機較大,驅(qū)動裝載須二臺或三臺同時控制,此時需主從控制,速度同步和負荷分配.由于優(yōu)化沒做出現(xiàn)電流不平衡.

二.目前改造后變頻器實際應用的技術問題.

1.優(yōu)化過不去:由于某些整流單元拆去銅排,用電纜代替,當電纜較長,即出現(xiàn)此問題.我們只能手動設電感,電容參數(shù).

2.控制電源合閘出現(xiàn)F011:由于內(nèi)部控制電源DC24V接反.IGD電源也接反,導致此問題.1.VACON:初期用到較多,但服務,維修等無