變頻調速在發電廠翻車機系統中的應用

李 鵬，付連兵

（1.華電維坊發電有限公司，山東 濰坊 261204；2.山東電力建設第二工程公司，山東 濟南 250100）

0 引言

華電濰坊發電有限公司翻車機系統是由武漢電力設備廠生產的單車O型翻車機，系統由重調機、翻車機、遷車臺機及空牛四部分組成，設計卸煤能力為14節/h。其中重調機由5臺繞線式電機牽引一列重車，翻車機由4臺繞線式電機驅動翻車機，重車翻轉后將煤卸入下部煤斗，遷車臺由1臺繞線式電機將翻車機翻卸后的空車廂從重車線移至空車線，推車器由1臺繞線式電機將遷車臺上的空車廂推出遷車臺，空牛由1臺繞線式電機將整列空車推離遷車臺。

1 翻車機電氣系統存在的主要問題

1.1 重調機

重調機采用普通繞線電機串電阻的啟動方式，只有在啟動時能減小起動電流，在正常運行過程中轉速是額定轉速，即重調機在運行過程中無法實現調速，當其接車和定位時必然對車廂車鉤、軌道及重調機本身造成很大機械沖擊，容易造成電機燒壞、減速機損壞等事故隱患。

1.2 翻車機

翻車機采用普通繞線電機串電阻的啟動、主輔電機切換控制方式，工藝要求翻車機由副電機驅動，翻至30°附近時轉換為主電機驅動，翻車機在旋轉至165°附近時停止。在旋轉回零停止后靠慣性減速并準確對軌，整個翻車過程只有兩個速度，全程無平滑調速對位，導致翻轉過程可控性降低，速度變化不平穩，延長了翻車機單機作業時間。另外，翻車機對對位精度要求很高，但是翻車過程中無調速控制，靠慣性減速對位可靠性大大降低，零位對軌不準可能造成車廂出軌。零位及165°越位可能造成減速機沖擊損壞、沖擊損壞機械止檔等。

1.3 遷車臺

生產工藝要求遷車臺在重車線和空車線處準確對軌。因此遷車臺對走行的調速要求非常高，減速必須平滑，定位必須準確。原設計采用繞線電機串電阻啟動，遷車臺整個行走過程中無調速，靠慣性減速對位，對位精度較低，對軌不準和起制動不平穩都可能造成車廂脫軌。在啟動和停止過程中慣性較大，對機械沖擊很大。

1.4 空牛

空牛采用普通繞線電機串電阻的啟動方式，空牛在整個行走過程中額定轉速，即空牛在運行過程中無法實現調速，當其推車和停止時必然對車廂車鉤、軌道及推車機本身造成很大機械沖擊，從而造成車廂脫軌等重大事故隱患。

翻車機系統投運以來，多次發生對軌不正、電機及減速機損壞、鋼絲繩拉斷等事故。2004年西線翻車機因零度越位造成了兩臺減速機損壞，推車機對整列車的沖擊造成軌道地基出現裂紋及變形3次。

2 系統改造

2.1 變頻調速的優點

新型全數字矢量型變頻器從根本上克服了原翻車機系統無調速缺點，全數字量給定，高精度、高穩定性，功率部分采用目前已成熟的IGBT元件，具有開關頻率高（輸出PWM波形更好）、對外干擾小、控制功率小的特點，還具有智能保護功能，耐過電壓及過電流能力強。采用矢量控制，運算精度高，控制方式靈活，可以設定多組控制參數并在運行中切換，更好地滿足工藝要求，提高工作效率，縮短作業周期。

圖1 變頻調速原理

2.2 改造內容及實施

重調機由1臺AB 336 kW 1336F型變頻器驅動5臺重調機電機，同時對電機的轉子繞組進行短接。為了保證重調機準確定位，重調機落臂以后低速（15 Hz）撞擊重列進行接車，掛鉤后加速（40Hz），在到達摘鉤位之前減速（15 Hz）進行定位，摘鉤后加速（30 Hz），在到達翻車機內定位之前減速（15 Hz）進行定位，提空銷后加速（30 Hz），抬臂位之前減速停止，抬臂后高速返回（50 Hz），在到落臂位之前減速（30 Hz），減速停止落臂。用此工藝后提高了重調機定位精度，全程速度可控，實現了低速接車，在與整列車聯掛時將機械沖擊降低到可接受的程度，避免對機械和軌道基礎的損害，高速返回原位時可準確定位。

翻車機。對翻車機采用2臺AB 55 kW POWER 700型變頻器驅動2臺電機，同時對主電機的轉子繞組進行短接，拆除副電機。改造后，電機啟動平滑，實現S曲線起制動，無加速度突變，使翻車機運行更加平穩，對軌準確。變頻調速從根本上克服了翻車機無調速的缺點，由于變頻系統的制動轉矩大，穩定性好，可縮短減速時間，單機作業周期由原來的130 s縮短為100 s。

遷車臺。采用1臺AB 22 kW POWER 700型變頻器驅動2臺牽車臺電機，同時對電機的轉子繞組進行短接。改造后，提高了遷車臺運行的動態性能及對軌精度，使空車線及重車線對軌準確。同時為了提高作業效率，向空車線前進頻率設定為45 Hz，向重車線返回頻率設定為55 Hz，使單機作業周期從 26 s縮短到 22 s。

3 結語

經過變頻調速改造，解決了原系統存在的諸多問題，減少了事故隱患，設備啟動平滑，制動平穩，通過對控制部分的優化設計，使翻車機運行的安全可靠性大大提高，調速系統故障率從2005年占總故障率的55%降低到了2007年的2%，減小了維護量，降低了維護費用。

通過對PLC軟件的最優化設計，在嚴格遵守翻車機卸車線工藝過程的前提下，最大限度地提高了卸車效率，每節列車的卸車時間從原來的240 s縮短到了200 s。