變頻調(diào)速技術(shù)在礦用架線式電機車上的應(yīng)用研究

林華藩

(福建能源集團永安煤業(yè)有限責(zé)任公司京東煤礦,福建三明 366102)

變頻調(diào)速技術(shù)在礦用架線式電機車上的應(yīng)用研究

林華藩

(福建能源集團永安煤業(yè)有限責(zé)任公司京東煤礦,福建三明 366102)

電機車運輸是礦井運輸中極為重要的部分,廣泛用于礦山地面及井下運輸,是礦井水平巷道長距離運輸?shù)闹饕绞?。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,傳統(tǒng)的電阻降壓式調(diào)速電機車已不能滿足現(xiàn)代礦井的生產(chǎn)需要,而采用先進的變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用在礦用架線式電機車上,不僅能實現(xiàn)轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)的高性能調(diào)速,而且還能減少電機車的維護工作量,可靠性高,節(jié)電率高,運行平穩(wěn),故障少,因此說在煤礦企業(yè)的運輸中具有非常好的應(yīng)用和推廣價值。

架線式電機車 變頻調(diào)速 應(yīng)用 研究

架線電機車是實現(xiàn)礦山運輸機械化的牽引電氣設(shè)備之一,目前國內(nèi)大多數(shù)以直流電動機作為牽引電動機,一般采用其串電阻調(diào)速方式。這種調(diào)速方式的共同缺點是都采用直流電動機,其致命弱點是換向器和電刷的存在,使電動機容易損壞,增加了系統(tǒng)的維修量。因此,要解決架線式電機車固有的弊病,只有將直流牽引電動機改用交流牽引電動機,并將驅(qū)動方式改為變頻調(diào)速方式。隨著科學(xué)技術(shù)的提升,交流變頻調(diào)速系統(tǒng)越來越多的被應(yīng)用到礦用電機車中。

1 礦用架線式電機車

電機車運輸是礦井運輸中極為重要的部分,廣泛用于礦山地面及井下運輸,是礦井水平巷道長距離運輸?shù)闹饕绞?。機車在軌道上運行,它的牽引力不僅受牽引電機車功率的限制,還受車輪與軌面間的摩擦制約。運輸軌道的坡度一般為千分之三,局部坡度不能超過千分之三十。

1.1 礦用架線式電機車組成

架線式電機車由兩部分組成:列車,由電機車和所牽引的礦車組成;供電設(shè)備,由牽引電網(wǎng)與牽引用變流室組成。牽引電網(wǎng)是架空接觸線和軌道隨遇向架線式電機車供應(yīng)電能的網(wǎng)絡(luò),由饋電電纜、回電電纜、架空接觸線和軌道四部分組成。牽引變流室內(nèi)安裝有交流變流設(shè)備、專用變壓器、直流配電設(shè)備等。牽引變流室一般與井底車場電流所在一起或在其附近的專用硐室內(nèi)。

1.2 礦用架線式電機車的工作原理

架線式電機車的供電方式為:交流電在變流室整流后,正極接在架空線上,負極接在軌道上。架空線是沿運行軌道上空架設(shè)的裸導(dǎo)線,機車上的受電弓與架空線接觸,將電流引入車內(nèi),經(jīng)車上的控制器控制牽引電動機運轉(zhuǎn),從而帶動電機車及礦車運行。電流經(jīng)軌道流回。因此,架線式電機車的軌道必須按電流回路的要求接通。

2 組成變頻調(diào)速交流電機車的硬件以及操作原理

2.1 組成變頻調(diào)速交流電機車的硬件

要求通過系統(tǒng)和復(fù)雜的控制功能使直流電轉(zhuǎn)為一交一直變頻三相交流電,像是選用單片機,在系統(tǒng)當(dāng)中進行安裝以體現(xiàn)控制元件的作用,進而檢測系統(tǒng),還要求安裝好一系列電路,這涵蓋檢測、輻合,接口等。

2.2 變頻調(diào)速交流電機車的操作原理

交流變頻架線電機車可以實施全速度地控制,工作者借助操作調(diào)速手柄到指定的地方,電機就能夠根據(jù)需要的頻率進行工作。在架線電機車上應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù),能夠大大地降低電機工作的慣性,它具備十分顯著的優(yōu)勢,一方面是借助調(diào)速手柄來調(diào)節(jié)速度頻率,這樣閘瓦可以大大地降低磨損率,另一方面是在應(yīng)用的過程中能夠結(jié)合最高車速設(shè)限,以盡量地降低因為慣性而導(dǎo)致發(fā)生的飛車情況。它具備非常理想的經(jīng)濟效益,并且能夠?qū)崿F(xiàn)非常高的節(jié)電效率,事實表明,在礦用架線式電機車上應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)能夠大大地節(jié)省電費,從而確保煤礦經(jīng)濟效益的明顯提高。

3 變頻調(diào)速的有效策略以及應(yīng)用

3.1 變頻調(diào)速的有效策略

最為關(guān)鍵的策略就是交—直—交變頻。將逆變設(shè)備安裝在煤礦所使用的電機車上,可以將由電網(wǎng)上直接獲得的直流電,通過逆變設(shè)備,向能夠調(diào)控頻率的三相交流電轉(zhuǎn)變,如此把使用比較多的直流牽引電機車轉(zhuǎn)化成最為基礎(chǔ)和簡單的交流電機車。在進行改造戶后,改造者能夠通過電源頻率對其工作的速度進行控制。

3.2 變頻調(diào)速的應(yīng)用

固定好調(diào)速器,把它的換向和調(diào)速手柄都進行調(diào)零,再將交流變頻電機車的開關(guān)手動合上,以保障通電。在進行通電后,對報警燈是不是亮起來進行觀察,然后對準(zhǔn)備燈進行觀察,在這兩種燈都亮起來之后就能夠進行一系列的工作,將換向手柄進行轉(zhuǎn)動,調(diào)到需要工作的方向。在等待一會兒之后,能夠發(fā)現(xiàn)亮起的工作燈,表明機器能夠工作了,這個時候,僅僅要求調(diào)速手柄到達要求的速度就能夠使機器體現(xiàn)應(yīng)有的功能。因為有著較大的運載量,所以超載的現(xiàn)象往往會發(fā)生。倘若超載的話,礦用電機的短路就會形成,這種情況下,相應(yīng)的警示就能夠發(fā)生在變頻調(diào)速交流電機車,并且警示燈會變亮,正在運行的工作會自動地停止,工作者能夠在對隱患進行排除之后,借助 “復(fù)位”實施恢復(fù)。

4 在選擇和安裝變頻器的時候需要注意的事項

變頻器的特點是節(jié)能明顯、性能穩(wěn)定、功能健全、構(gòu)造簡單,因而被更多的企業(yè)所使用,能夠為企業(yè)創(chuàng)造理想的經(jīng)濟效益。然而,在實際應(yīng)用的過程中,倘若不適當(dāng)?shù)剡x擇和安裝變頻器,那么常常會導(dǎo)致變頻器難以順利的工作,或者是導(dǎo)致裝置的故障,使生產(chǎn)不能夠持續(xù),造成嚴重的經(jīng)濟損失。為此,在選擇和安裝變頻器的時候需要注意下面的問題:控制電動機和電壓等級需要相符合;選擇變頻器結(jié)合被控裝置負載的特性。在性能實現(xiàn)需要的基礎(chǔ)上,需要盡量地統(tǒng)一變頻器的規(guī)格,以方便準(zhǔn)備備品備件;額定電流需要是控制電動機額定電流的1.1～1.5倍。變頻器的選用,務(wù)必根據(jù)實際電動機的電流值,而電動機的額定功率值僅僅當(dāng)作一種參考。并且需要注意輸出的變頻器具有比較多的諧波分量,為此,在變頻器選型的過程中,留有相應(yīng)的余量;因為變頻器有著比較貴的價格,所以借助變頻調(diào)速改造技術(shù)的過程中,應(yīng)當(dāng)認真地探究和論證技術(shù)。

5 結(jié)語

總之,交流電動機的變頻技術(shù)已經(jīng)越來越成熟,用在交流異步電動機調(diào)速的變頻調(diào)速,跟之前所有的交流調(diào)速手段進行比較,它的性能是遠遠超出的,這已經(jīng)變成電動機調(diào)速的新方向。尤其是在礦用大功率高壓裝置當(dāng)中的膠帶機、通風(fēng)機、提升機、絞車等一系列的裝置,具備非常大的使用空間。在惡劣、耗電大的生產(chǎn)環(huán)境下,煤礦企業(yè)對變頻技術(shù)的應(yīng)用和推廣具備更大的實際意義,盡管在開始的時候需要比較的投資,可是能夠有效地改進生產(chǎn)環(huán)節(jié),以及使勞動者的強度減輕。

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林華藩(1985—),男,漢族,福建省尤溪縣人。2013年畢業(yè)于廈門理工學(xué)院電氣工程及其自動化專業(yè)?，F(xiàn)在福建能源集團永安煤業(yè)有限責(zé)任公司京東煤礦從事煤礦機電技術(shù)管理工作,助理工程師。