变频调速在煤矿架空人车中的改造与应用

变频调速在 煤矿 架空人车中的改造与应用

崔皓淇 白鑫昊

辽宁铁法能源有限责任公司下属小青煤矿机电办 辽宁省铁岭调兵山市 112700

摘要：本文介绍了一种煤矿井下架空人车变频电控系统，包括传感器、电控系统、安全闸、工作闸、主电机、变频器，所述传感器、电控系统、安全闸、工作闸、主电机依次连接,所述电控系统又与变频器连接，所述电控系统与变频器间设有变频器系统运行继电器或变频器故障反馈继电器。目的是通过变频器的运行反馈保护与变频器的故障保护形成了双向保护，起到了互补作用，增加了系统安全可靠性

关键字：变频器 变频调速 架空人车 安装改造

一、变频动力拖动在煤矿井下架空人车应用的必要性

煤矿架空人车是一种运送人员的主要机电运输设备。架空人车原先使用矿用负荷开关控制电动机直接启动。此种启动方式不但容易导致较大的机械冲击力损坏设备,还存在启动和停止速度快、惯性大，使乘坐人员倍感不适等弊端。更为重要的是，由于受到环境条件的制约,极容易在启动时发生事故，如:由于巷道太窄或上行与下行钢丝绳之间的横向距离较近,容易导致乘座在启动时发生纵向拉坏,造成事故。另外,由于运输距离长,出于安全考虑,须沿途安设各种保护,而负荷开关的控制回路一般为交流电压,信号衰减较大,各种保护容易发生拒动或误动。因此,对井下架空人车实施变频拖动控制改造已势在必行。

二、变频调速控制原理

交流变频调速技术是电力电子技术、电动机传动技术及单片机控制技术的综合应用。目前使用的变频器大部分采用交—直—交方式。其基本原理是先把工频交流电源通过三相整流桥转换成直流电源并滤波,然后利用微机技术控制由电力半导体IG-BT、续流二极管等元件构成的逆变电路,最终把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机,从而使交流电机获得无级调速所需的频率、电压和电流。因此,交流变频调速技术是一种无附加转差损耗的高效调速方式之一。从理论得知,异步电动机的转速n与电源频率f存在以下关系: n=60fp×(1-S) 式中:n为电动机转速,f为电源频率,p为磁极对数,S为转差率。根据上式得知,交流电动机的转速n与频率f成正比,在电机磁极对数不变的前提下,只要改变电源频率f,即可改变电动机转速n。由于电源频率f在0～50 Hz范围内变化,所以,电动机转速调节范围也非常宽,何况电源频率的上限不一定就局限于50 Hz,可远大于该值。因此,变频调速技术是一种理想的高性能、高效率、宽范围的调速手段。

三、架空人车实施变频调速控制改造的优点

1、宽电压输入:±15%电网电压,对电源电压的正负偏差要求较低。

2、软启动、软停车特性:利用变频器的软启动和软停车特性,可使启动电流从零开始,最大值也不超过额定电流,不但减轻了电动机在启动时大电流对电网的浪涌冲击,还避免了全压启动对传动机构带来的机械冲击。此外,也大幅度提升了乘坐人员的舒适度。

3、通过合理调整变频器的载波频率,不但能有效降低电机运转时产生的噪音及机械震动,更重要的是,由于启动时频率较低,电动机能获得较大的启动转矩,使运转更加稳定,而且不共振、温升较小,可延长电动机的使用寿命。

4、输入谐波小,可获得较高的功率因数,从而在节约电能、提高设备效率方面有显著成效。

5、变频成套装置不但具有完善、可靠、人性化的保护功能,如电动机过载保护、瞬时过流保护、漏电保护、过压失速保护、电流限幅保护、自动转矩补偿保护等,还可实现坠头限位、乘坐人员越位、沿线急停、自动刷新等一系列附加保护功能。

6、由于不存在附加转差损耗,所以效率高、故障率低,可节省大量的设备检修费用。更重要的是,调速精度高、范围宽、属于无级调速。

7、改造工艺简单、可靠。在改造时,除需一套变频装置和主电机散热必须用的风扇电机外,其他的机械传动装置无需任何改动。

四、变频调速电力拖动在煤矿井下架空人车中的应用以其优越的软启动、软停车特性极大地满足了人员乘坐的舒适性。其次，拖动架空人车电机的运行速度依靠变频器面板上的电位器来调节,由于利用了PLC灵活编程及控制功能,可使运行速度实现平滑的无级调速。特别是在检修或更换钢丝绳时,这种平缓的运行速度显得尤为重要。另外，保护功能齐全,具有完善的过电流、漏电、断相等一系列保护,能安全有效地保障检修人员的人身安全并防止事故进一步恶化或扩大。利用PLC防爆控制箱和变频器的有效配合,实现了人员乘坐越位、急停、坠头限位及速度保护等一系列保护功能。

六、结束语

煤矿井下架空人车采用变频拖动后,故障率低、保护完善,且启停平稳、节省电能,具有较大的安全及经济效益。

参考文献：

1、煤矿井下架空人车集中控制系统设计.2009.张宏明.《山西煤炭》

2、煤矿架空乘人装置的设计与应用.2012.罗贤峰.电子科技大学

作者简介：姓名：崔皓淇（1984.08--）；性别：男，民族：汉，籍贯：辽宁省抚顺人，学历：本科；现有职称：高级工程师，研究方向：电气自动化