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利德华福高压变频器在双机拖动提升机上的应用

信息时间:2012-12-25 信息来源:北京利德华福电气技术有限公司

      一、 引言

      在煤矿生产中,矿井提升机起着非常重要的作用,它是矿山生产的关键设备。提升机电控装置的技术性能,既直接影响矿山生产的效率及安全,又代表着矿井提升机发展的整体水平。因此,要求矿井提升机拖动系统具有安全可靠,运行高效且定位准确的能力。

      传统的矿井提升中,80%左右是用交流绕线式电机转子串电阻调速的方式,此调速方式技术相对落后,无效功耗过大,结构复杂,且运行效果不理想。为了获得较高性能的提升系统部分采用直流传动方案,但直流电机结构复杂,在功率范围受到一定的限制的同时,运行过程中又给用户带来了高昂的维护费用。随着电力电子与电机控制技术的发展,采用变频调速的方法具备了大转矩、高精度、宽调速、低维护的特点,从根本上解决了其他调速方式的弊端,是目前矿井提升机电气传动的首选方案。

      二、用户简介

      辉县市龙田煤业有限公司成立于2006年4月,是由深圳市潜龙实业集团有限公司控股的现代化股份制企业,拥有一座年产95万吨的矿井——程村矿井,主产三号优质无烟煤,服务年限49年,矿井于2008年投产,税收在新乡市排名前10位 。如图1所示

    图1、龙田煤业一角

      三、改造背景及方案确定

      煤矿主、副井提升机系统在建井时部分设计为两台相同或不同容量的电动机一台工作、一台备用的拖动方式,即单机拖动方式。随着矿井生产能力的提高,往往会出现单台电动机工作无法满足生产需要的情况。如重新购置容量较大的电动机就要将原有电动机淘汰,造成浪费。这时,可考虑在不更换设备的情况下,将单机拖动改为双机同时拖动。

      龙田煤业主井提升为一台JKM-2.8/4(II)型多绳摩擦式提升机,装备一对6T多绳箕斗,单电机最大输入功率为800KW,已经达到最大单电机设计标准。根据设计院设计标准,矿井最大提升能力为72万吨/年(一钩6T、25钩/时、16小时/天、300天)。由于现在提升任务重,主井提升已严重制约了矿井的生产任务。为了改善这种情况提高生产能力,准备对主井进行改造,将6T箕斗更换为8T箕斗,单电机拖动改为双电机拖动,电控系统改造为交-直-交高压变频调速提升机系统,改造后生产能力提高到95万吨/年(一钩8T、25钩/时、16小时/天、300天),提升机达到最大的提升能力,电控改造后使提升系统运行更加平稳,便于实现全自动化运行,有效地提高了系统的安全性,降低了司机的劳动强度,同时高压变频调速系统相比串电阻调速系统具有明显的节能效果。

      初步方案设计为采用两套高压变频调速装置分别对两台电机进行供电,其中两高压变频装置采用矢量控制、主从同步,保证两电机的同步拖动,实现两台电机输出同样转矩,转矩、功率分配均匀,达到整个调速范围内平滑无脉动,低速运行平稳的水平。如其中一路电机或变频器出现故障时,通过外部切换,可实现单电机全速半载正常运行。

      四、现场基本工况

      基本参数:井塔型多绳摩擦式提升机,提升高度:522m,井塔高度: 43.95m钢丝绳根数:4根;

      提升机参数:型号:JKM-2.8/4(II),导向轮直径:2.5m,主导轮直径:2.8m;

      减速机参数:型号:ZHD2R-140,减速比:10.5;

      电机参数:#1电机 YR800-10,800kW,593rpm,6000V,98A,上海电气集团上海电机厂有限公司;#2电机 YR560-10,800kW,592rpm,6000V,103A,佳木斯电机股份有限公司;

      变频器参数:型号:HARSVERT-FVA06/120,额定电压6kV,额定电流120A,额定功率1000kW。现场情况如图2、图3所示。

      图2 现场电机与减速机

      图3现场主导轮(摩擦轮)

      五、变频器系统原理及结构介绍

      此次变频改造选用2台型号为HARSVERT-FVA06/120的高压变频器。HARSVERT-FVA系列高压变频器是北京利德华福电气技术有限公司生产的新一代能量回馈型矢量控制高压变频调速系统,该系统采用无网侧电抗器的四象限单元串联多电平结构,通过矢量控制算法对电机进行精确的控制。

      由于受IGBT耐压限制,6kV高压变频调速系统的结构采用功率单元串联模式,6kV系列有15个功率单元,每5个功率单元串联构成一相,如图4所示。我公司高压变频系统采用矢量控制,高压变频系统是速度和电流双闭环控制系统,调压精度高,动态响应快。

      HARSVERT-FVA系列能量回馈型矢量控制高压变频器由激磁涌流抑制柜、变压器柜、功率柜和控制柜组成,各柜体结构如图5所示

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