目前,變頻器調速系統作為當前最先進的交流電機調速系統,越來越多的應用于各種交流電機拖動場合,但在礦井提升機這種特殊負載和特殊行業中的應用卻非常少見,北京利德華福電氣技術有限公司敢于創新,采用能量回饋型高性能矢量控制變頻器,對龍煤集團集賢煤礦進行了成功改造。
改造前,該煤礦的主井提升機為雙筒式礦井提升機,提煤容器為箕斗,采用兩臺800千瓦電機通過減速機拖動,采用了傳統的繞線式電機轉子串電阻調速方式,缺點如下:
(1)大量的電能消耗在轉差電阻上,造成了嚴重的能源浪費,同時電阻器的安裝需要占用很大的空間。
(2)控制系統復雜,導致系統的故障率高,接觸器、電阻器、繞線電機碳刷容易損壞,維護工作量很大,直接影響了生產效率。
(3)低速和爬行階段需要依靠制動閘皮摩擦滾筒實現速度控制,特別是在負載發生變化時,很難實現恒減速控制,導致調速不連續、速度控制性能較差。
(4)啟動和換檔沖擊電流大,造成了很大的機械沖擊,導致電機的使用壽命大大降低。
(5)自動化程度不高,增加了開采成本,影響了產量。
(6)低電壓和低速段的啟動力矩小,帶負載能力差,無法實現恒轉矩提升。
改造中,對原有的串電阻調速方式繼續保留,通過切換開關將高壓變頻器融入到原系統,保證兩個系統操作的相對獨立性。其中,利德華福高壓變頻器作為動力調速裝置,在整個提升系統中起著舉足輕重的作用。變頻器通過高壓開關柜受高壓電,并且通過變頻器控制系統檢測高壓電的相序,電壓等一系列參數,如果參數超出變頻器正常范圍,則利用變頻器自身的保護功能對變頻器實施保護,為了降低變壓器初期受電的激磁電流,避免受電時電網波動對其他運行設備的影響,該變頻器配備了激磁涌流抑制柜,降低激磁電流,降低電網波動的幅度。變頻器受高壓電后,主控臺通過檢測電機的待機信號,判斷變頻器已經可以運行,主控臺在自動模式下,通過控制變頻器,實現礦井提升機運行的5段速度曲線,即啟動加速段、勻速段、一次減速段、勻速爬行段和二次減速制動段。
在變頻器運行的各個階段,主控臺通過軸編碼器,分別監測電機、滾筒的轉速,除了顯示箕斗運行速度、實時深度等數值,還通過多個速度監測結果綜合判斷系統運行是否正常,另外,通過立井位置傳感器、繩索、潤滑站、液壓站、電機過熱保護器等系列參數,實現礦井提升機系統的上過卷、下過卷、松繩、潤滑油油壓過低或過高(潤滑站主要是給減速機潤滑)、液壓站油壓過高或過低、電機過載、絞車過速等一系列保護功能。變頻器運行中,不但自身具備完善的各項保護功能,還可以利用接口電路實時將故障信息傳送給主控臺,實現聯鎖保護,最大限度地保證礦井提升機系統的安全運行。
改造后,通過使用能量回饋型變頻調速系統高效的調速方式,電機在發電狀態運行時還可以將能量回饋至電網,節能十分顯著,取得了很好的經濟效益。另外,提升機變頻調速后,系統運行的穩定性和安全性得到大大的提高,減少了運行故障和停工工時,節省了人力和物力,提高了運煤能力,間接的經濟效益也非??捎^。