變頻調速技術在礦用架線式電機車上的應用研究

林華藩

(福建能源集團永安煤業有限責任公司京東煤礦,福建三明 366102)

變頻調速技術在礦用架線式電機車上的應用研究

林華藩

(福建能源集團永安煤業有限責任公司京東煤礦,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的主要方式。隨著科學技術的迅速發展,傳統的電阻降壓式調速電機車已不能滿足現代礦井的生產需要,而采用先進的變頻調速技術應用在礦用架線式電機車上,不僅能實現轉速電流雙閉環的高性能調速,而且還能減少電機車的維護工作量,可靠性高,節電率高,運行平穩,故障少,因此說在煤礦企業的運輸中具有非常好的應用和推廣價值。

架線式電機車 變頻調速 應用 研究

架線電機車是實現礦山運輸機械化的牽引電氣設備之一,目前國內大多數以直流電動機作為牽引電動機,一般采用其串電阻調速方式。這種調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,并將驅動方式改為變頻調速方式。隨著科學技術的提升,交流變頻調速系統越來越多的被應用到礦用電機車中。

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的主要方式。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;供電設備,由牽引電網與牽引用變流室組成。牽引電網是架空接觸線和軌道隨遇向架線式電機車供應電能的網絡,由饋電電纜、回電電纜、架空接觸線和軌道四部分組成。牽引變流室內安裝有交流變流設備、專用變壓器、直流配電設備等。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。

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的裸導線,機車上的受電弓與架空線接觸,將電流引入車內,經車上的控制器控制牽引電動機運轉,從而帶動電機車及礦車運行。電流經軌道流回。因此,架線式電機車的軌道必須按電流回路的要求接通。

2 組成變頻調速交流電機車的硬件以及操作原理

2.1 組成變頻調速交流電機車的硬件

要求通過系統和復雜的控制功能使直流電轉為一交一直變頻三相交流電,像是選用單片機,在系統當中進行安裝以體現控制元件的作用,進而檢測系統,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,工作者借助操作調速手柄到指定的地方,電機就能夠根據需要的頻率進行工作。在架線電機車上應用變頻調速技術,能夠大大地降低電機工作的慣性,它具備十分顯著的優勢,一方面是借助調速手柄來調節速度頻率,這樣閘瓦可以大大地降低磨損率,另一方面是在應用的過程中能夠結合最高車速設限,以盡量地降低因為慣性而導致發生的飛車情況。它具備非常理想的經濟效益,并且能夠實現非常高的節電效率,事實表明,在礦用架線式電機車上應用變頻調速技術能夠大大地節省電費,從而確保煤礦經濟效益的明顯提高。

3 變頻調速的有效策略以及應用

3.1 變頻調速的有效策略

最為關鍵的策略就是交—直—交變頻。將逆變設備安裝在煤礦所使用的電機車上,可以將由電網上直接獲得的直流電,通過逆變設備,向能夠調控頻率的三相交流電轉變,如此把使用比較多的直流牽引電機車轉化成最為基礎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 變頻調速的應用

固定好調速器,把它的換向和調速手柄都進行調零,再將交流變頻電機車的開關手動合上,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,將換向手柄進行轉動,調到需要工作的方向。在等待一會兒之后,能夠發現亮起的工作燈,表明機器能夠工作了,這個時候,僅僅要求調速手柄到達要求的速度就能夠使機器體現應有的功能。因為有著較大的運載量,所以超載的現象往往會發生。倘若超載的話,礦用電機的短路就會形成,這種情況下,相應的警示就能夠發生在變頻調速交流電機車,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 “復位”實施恢復。

4 在選擇和安裝變頻器的時候需要注意的事項

變頻器的特點是節能明顯、性能穩定、功能健全、構造簡單,因而被更多的企業所使用,能夠為企業創造理想的經濟效益。然而,在實際應用的過程中,倘若不適當地選擇和安裝變頻器,那么常常會導致變頻器難以順利的工作,或者是導致裝置的故障,使生產不能夠持續,造成嚴重的經濟損失。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;選擇變頻器結合被控裝置負載的特性。在性能實現需要的基礎上,需要盡量地統一變頻器的規格,以方便準備備品備件;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,務必根據實際電動機的電流值,而電動機的額定功率值僅僅當作一種參考。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,留有相應的余量;因為變頻器有著比較貴的價格,所以借助變頻調速改造技術的過程中,應當認真地探究和論證技術。

5 結語

總之,交流電動機的變頻技術已經越來越成熟,用在交流異步電動機調速的變頻調速,跟之前所有的交流調速手段進行比較,它的性能是遠遠超出的,這已經變成電動機調速的新方向。尤其是在礦用大功率高壓裝置當中的膠帶機、通風機、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、耗電大的生產環境下,煤礦企業對變頻技術的應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環節,以及使勞動者的強度減輕。

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[2]周春志.變頻調速裝置在煤礦生產中的應用研究[J].價值工程,2011(07):52-53.

[3]高露英.論變頻調速異步電動機的研究與設計[J].中小企業管理與科技(下旬刊),2011(01):42-43.

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