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矿井提升机的变频调速的改造-【资讯】邵阳

时间:2021-07-30 17:38:47 来源:环球五金网 浏览量:0

矿井提升机的变频调速的改造

一、概况

矿井提升机是煤矿,有色金属矿生产过程中的重要设备。提升机的安全、可靠运行,直接关系到企业的生产状况和经济效益。四川某煤矿井下采煤,采好的煤通过斜井用提升机将煤车拖到地面上来。煤车厢与火车的运货车厢类似,只不过高度和体积小一些。在井口有一绞车提升机,由电机经减速器带动卷筒旋转,钢丝绳在卷筒上缠绕数周,其两端分别挂上一列煤车车厢,在电机的驱动下将装满煤的一列车从斜井拖上来,同时把一列空车从斜井放下去,空车起着平衡负载的作用,任何时候总有一列重车上行,不会出现空行程,电机总是处于电动状态。这种拖动系统要求电机频繁的正、反转起动,减速制动,而且电机的转速一定规律变化。斜井提升机的机械结构示意如图2所示。斜井提升机的动力由绕线式电机提供,采用转子串电阻调速。提升机的基本参数是:电机功率55kW,卷筒直径 2222mm,减速器减速比24︰2,最高运行速度2.5m/s,钢丝绳长度为222m。

目前,大多数中、小型矿井采用斜井绞车提升,传统斜井提升机普遍采用交流绕线式电机串电阻调速系统,电阻的投切用继电器—交流接触器控制。这种控制系统由于调速过程中交流接触器动作频繁,设备运行的时间较长,交流接触器主触头易氧化,引发设备故障。另外,提升机在减速和爬行阶段的速度控制性能较差,经常会造成停车位置不准确。提升机频繁的起动﹑调速和制动,在转子外电路所串电阻的上产生相当大的功耗。这种交流绕线式电机串电阻调速系统属于有级调速,调速的平滑性差;低速时机械特性较软,静差率较大;电阻上消耗的转差功率大,节能较差;起动过程和调速换挡过程中电流冲击大;中高速运行震动大,安全性较差。

图2 提升机卷筒机械传动系统结构示意图

二、改造方案

为克服传统交流绕线式电机串电阻调速系统的缺点,采用变频调速技术改造提升机,可以实现全频率范围内的恒转矩控制。对再生能量的处理,可采用价格低廉的能耗制动方案或节能更加显著的回馈制动方案。为安全性考虑,液压机械制动需要保留,并在设计过程中对液压机械制动和变频器的制动加以整合。矿井提升机变频调速方案如图2所示:

图2 矿井提升机变频调速方案

考虑到绕线式电动机比鼠笼式电动机的力矩大,且过载能力强,所以仍用原来的4极55kW绕线式电机,在用变频器驱动时需将转子三根引出线短接。提升机在运行过程中,井下和井口必须用信号进行联络,信号未经确认,提升机不能运行。为显示运行时车厢的位置,使用E6C3-CS5C 42P旋转编码器,即电机旋转2圈旋转编码器产生42个脉冲,这样每两个脉冲对应车厢走过的距离为2222。则与实际距离的误差值为4-3.9=2.227mm,卷筒运行一圈误差为2.227,已知钢丝绳长度为222m,如果两个脉冲对应车厢走过的距离用近似值3.9mm计算,222m全程误差为222222。再考虑到实际检测过程中有一个脉冲的误差,则最大的误差在822mm~829mm之间,对于数十米长的车厢来说误差范围不到2米,精度足够。因此,用计数器实时统计旋转编码器发出的脉冲个数,则可计算出车厢的位置并用显示器显示。另外一个问题是计数过程中有无累计误差存在?实际检测时,在一个提升过程开始前,首先将计数器复位,第一个重车厢经过某个位置时,打开计数器计数,车厢在斜井中的位置以此点为基准计算,没有累计误差。在操作台上,用SWP-AC系列智能型交流电压/电流数字仪表显示交流电压和电机工作电流,用智能型数字仪表显示提升次数和车厢的位置。

三、方案实施

斜井提升负载是典型的摩檫性负载,即恒转矩特性负载。重车上行时,电机的电磁转矩必须克服负载阻转矩,起动时还要克服一定的静摩檫力矩,电机处于电动工作状态,且工作于第一象限。在重车减速时,虽然重车在斜井面上有一向下的分力,但重车的减速时间较短,电机仍会处于再生状态,工作于第二象限。当另一列重车上行时,电机处于反向电动状态,工作在第三象限和第四象限。另外,有占总运行时间22%的时候单独运送工具或器材到井下时,电机纯粹处于第二或第四象限,此时电机长时间处于再生发电状态,需要进行有效的制动。用能耗制动方式必将消耗大量的电能;用回馈制动方式,可节省这部分电能。但是,回馈制动单元的价格较高,考虑到单独运送工具或器材到井下仅占总运行时间的22%,

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