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1 隔爆變頻器技術(shù)簡介

    經(jīng)過不斷的研究與實(shí)驗(yàn)，由唐山開城電器公司生產(chǎn)的ZJT-30隔爆兼本安智能變頻調(diào)整裝置通過引進(jìn)國外高效能熱管散熱技術(shù)，其極低熱阻的高效散熱性能，優(yōu)越的雙面散熱形式使主要散熱得到解決，最大散熱能力達(dá)到650KW/1140V變頻器的散熱需要。
    
    針對煤礦井下的特殊環(huán)境，隔爆變頻器除了在箱體結(jié)構(gòu)方面采取了相應(yīng)的防潮、防滴水措施外，在主回路方面盡量加大爬電距離與電氣間隙，在控制回路方面，所有的控制板均采取了特殊防潮措施。隔爆變頻調(diào)速裝置采用無速度傳感器的矢量控制方式。實(shí)現(xiàn)精確的磁場定向矢量控制需要在異步電動(dòng)機(jī)上安裝精密的測速裝置，但在井下膠帶運(yùn)輸機(jī)上安裝測速裝置是很困難的，同時(shí)會(huì)增加系統(tǒng)的維護(hù)量。無速度傳感器的矢量控制的基本控制思想是根據(jù)輸入的電動(dòng)機(jī)的參數(shù)，按照一定的關(guān)系分別對作為基本控制量的勵(lì)磁電流（或者磁通）和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行檢測，并通過控制電動(dòng)機(jī)定子繞組電壓的頻率使勵(lì)磁電流（或者磁通）和轉(zhuǎn)距電流的指令值、檢測值達(dá)到一致，并輸出轉(zhuǎn)矩，從而實(shí)現(xiàn)矢量控制。采用無速度傳感器矢量控制方式的變頻器不僅可在調(diào)速范圍上與直流調(diào)速系統(tǒng)相匹配，而且可以控制異步電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，以保證在低頻運(yùn)行時(shí)額定轉(zhuǎn)矩的輸出可達(dá)到1.8倍。
    
    AJT系列隔爆變頻器為了保證系統(tǒng)的可靠性，主回路器件全部選用進(jìn)口器件，IGBT為德國EUPEC公司產(chǎn)品，耐壓為3300VDC，電流可達(dá)到2000A，最大功率可達(dá)到500kW。
    
    目前，ZJT系列隔爆變頻器還存在一些不足之處，首先是體積較大；另外由于直流母線依靠大型電解電容平波，而電解電容壽命均在3a左右，因此需要在使用4-5a后更換電解電容（費(fèi)用為3000 - 5000元）。
    
    2 變頻器在皮帶機(jī)拖動(dòng)上的應(yīng)用特點(diǎn)
    
    2.1 優(yōu)越的軟起動(dòng)、軟停止特性。
    
    隔爆變頻器的起動(dòng)、停止時(shí)間是任意可調(diào)（0-10min）的，也就是說起動(dòng)時(shí)的加速度和停車時(shí)的減速度任意可調(diào)，同時(shí)為了平穩(wěn)起動(dòng)，還可匹配其具備的S型加減速時(shí)間，這樣可將皮帶機(jī)起停時(shí)產(chǎn)生的沖擊減少至最小，這是其它驅(qū)動(dòng)設(shè)備難以達(dá)到的。
    
    2.2 驗(yàn)帶功能
    
    煤礦的生產(chǎn)運(yùn)輸系統(tǒng)多以皮帶機(jī)為主，運(yùn)輸系統(tǒng)檢修維護(hù)的主要工作是皮帶機(jī)的檢修維護(hù)，低速驗(yàn)帶功能是皮帶機(jī)檢修的主要要求，變頻調(diào)整系統(tǒng)為無極調(diào)速的交流傳動(dòng)系統(tǒng)，在空載驗(yàn)帶狀態(tài)下，變頻器可調(diào)整電機(jī)工作在5%-100%額定帶速范圍內(nèi)的任意帶速。
    
    2.3 平穩(wěn)的重載起動(dòng)
    
    皮帶機(jī)在運(yùn)煤過程中任意一刻都可能立即停車再重新起動(dòng)，必須考慮“重載起動(dòng)”能力。由于變頻器采用無速度傳感器矢量控制方式，低頻運(yùn)轉(zhuǎn)可輸出1.5-2倍額定轉(zhuǎn)矩，因此最適于“重載起動(dòng)”。
    
    2.4 功率平衡
    
    煤礦井下皮帶機(jī)系統(tǒng)多為雙滾筒驅(qū)動(dòng)或多滾筒驅(qū)動(dòng)，為了保證系統(tǒng)內(nèi)的同步性能，首先，要求位于機(jī)頭的各滾筒應(yīng)同步啟停，在某一電機(jī)故障時(shí)能使系統(tǒng)停機(jī)，同時(shí)為了保證系統(tǒng)的運(yùn)輸能力，應(yīng)盡量保證各滾筒之間的功率平衡。通過調(diào)整相應(yīng)兩變頻器的速度給定來調(diào)整兩電機(jī)之間的速度差，便可以任意增大或減小兩驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電流差值的大小，因此可以通過單獨(dú)的控制系統(tǒng)控制各電機(jī)的電流值，通過調(diào)整各電機(jī)的速度來使各電機(jī)電流值逐步趨于平衡，這便形成了一個(gè)動(dòng)態(tài)的功率平衡系統(tǒng)。
    
    2.5 自動(dòng)調(diào)速、節(jié)電效果明顯
    
    對應(yīng)于煤礦的特殊生產(chǎn)條件，有時(shí)，煤的產(chǎn)量是極不均勻的，當(dāng)然皮帶機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)煤量也是不均勻的，在負(fù)載輕或無負(fù)載時(shí)，皮帶機(jī)系統(tǒng)的高速運(yùn)行對機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的磨損浪費(fèi)較為嚴(yán)重，同時(shí)電能消耗也較低速運(yùn)行大的多，但因生產(chǎn)的需要皮帶機(jī)系統(tǒng)又不能隨時(shí)停車，采用單獨(dú)的控制系統(tǒng)對前級運(yùn)輸系統(tǒng)的載荷、本機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)的載荷進(jìn)行分別測量，這樣可控制變頻器降速或提前升速。對于載荷不均的皮帶機(jī)系統(tǒng)，可大大節(jié)約電能。
    
    2.6 降低膠帶張力
    
    由于采用隔爆變頻器所產(chǎn)生的良好起動(dòng)特性，至少可降低起動(dòng)張力30%，如在初期設(shè)計(jì)選擇膠帶強(qiáng)度時(shí)可降低一個(gè)標(biāo)號(hào)。在實(shí)際應(yīng)用過程中，由于降低了起動(dòng)沖擊，皮帶機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)備損耗也隨之降低，尤其托輥及滾筒的壽命成幾倍的延長。
    
    2.7 具有工頻轉(zhuǎn)換功能
    
    為了不影響生產(chǎn)，萬一有故障，可以轉(zhuǎn)換到工頻旁路工作，檢修時(shí)間維護(hù)變頻器。在生產(chǎn)需要長期全速運(yùn)行時(shí)，變頻器起動(dòng)后也可選擇切換到工頻運(yùn)行，這樣可延長變頻器內(nèi)電解電容壽命。
    
3 應(yīng)用實(shí)例
    
    北京昊華能源集團(tuán)（原北京礦務(wù)局）長溝峪礦主上運(yùn)皮帶機(jī)，寬800mm，斜長1360m，提升高度380m，角度為16°，采用3×160kW驅(qū)動(dòng)方式，單機(jī)額定電流190A，該皮帶機(jī)擔(dān)負(fù)全礦四個(gè)水平的運(yùn)輸任務(wù)，年運(yùn)輸量為120萬t左右。2003年初配置了3臺(tái)ZJT型隔爆兼本安變頻調(diào)速裝置，該系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)間60S，最大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩可達(dá)到200%，無論負(fù)荷大小均可實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)起動(dòng)，重載平穩(wěn)起動(dòng)效果明顯，并可輕松實(shí)現(xiàn)驗(yàn)帶功能，操作簡單。可根據(jù)皮帶機(jī)煤量大小來調(diào)整皮帶運(yùn)行速度。投入運(yùn)行后整個(gè)皮帶機(jī)系統(tǒng)及驅(qū)動(dòng)電機(jī)的故障明顯減少，尤其是托輥及滾筒的壽命延長，投入運(yùn)行至今，除出現(xiàn)過一次過熱故障報(bào)警燈亮，司機(jī)停車，復(fù)位正常，從未出現(xiàn)過任何其它故障。
    
4 結(jié)論
    
    現(xiàn)場應(yīng)用證明，采用隔爆變頻器將大大提高皮帶機(jī)的可靠性，降低機(jī)械系統(tǒng)損耗，減少運(yùn)輸系統(tǒng)的維護(hù)量，且節(jié)能明顯。隔爆變頻器以其特有的軟啟動(dòng)特性，較高的性價(jià)比，將成為井下皮帶機(jī)拖動(dòng)的發(fā)展方向。