TMdrive-MVe2高壓變頻器在本溪思山嶺鐵礦1800kW/10kV礦井提升機上的成功應用

曹永剛，邵賢強，李 羽，王清蘭，李天喜

(1.東芝三菱電機工業系統(中國)有限公司，北京 100098； 2.洛陽中昶礦山機械有限公司，河南 洛陽 471003)

TMdrive-MVe2高壓變頻器在本溪思山嶺鐵礦1800kW/10kV礦井提升機上的成功應用

曹永剛1，邵賢強1，李 羽2，王清蘭2，李天喜2

(1.東芝三菱電機工業系統(中國)有限公司，北京 100098； 2.洛陽中昶礦山機械有限公司，河南 洛陽 471003)

礦井提升機是立井建設、生產過程中最重要的運輸工具，提升系統的好壞，不但直接影響礦井的生產，而且還影響礦井的安全和人身安全，是礦井建設的關鍵設備。提升機系統里，最關鍵的部分是液壓制動、電控系統和電機變頻驅動三大部分，而電機變頻驅動部分是對電機原轉子回路串電阻調速驅動系統的升級換代，也是本文將要介紹的重點部分。本文詳細介紹MVe2系列四象限提升機專用高壓變頻器在本溪思山嶺鐵礦礦井提升機上的成功應用。

提升機；提升機電控；高壓變頻器

本溪思山嶺鐵礦建設項目，建設兩口主井，井深均為1500m，在礦建階段，每口井需兩臺提升機同時作業，共需安裝四臺提升機，其中兩臺為電機變頻驅動系統，另外兩臺為電機轉子串電阻調速拖動系統。一期工程采用單滾筒纏繞式提升方式，使用行星輪減速機，異步電動機拖動。初期使用座鉤式吊桶，當井深超過800m以后使用底卸式吊桶。

工程所需的4套礦井提升機中的3套由洛陽中昶礦山機械有限公司設計制造，其中2套4m提升機為高壓變頻調速電控系統，經多次方案論證后，變頻器選用東芝三菱TMdrive-MVe2系列四象限高性能矢量型提升機專用高壓變頻器。

1 TMdrive-MVe2提升機專用變頻器原理簡介

TMdrive-MVe2高壓變頻器是東芝三菱(TMEIC-Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation)在全球市場推出的最新的高壓變頻器產品[1]，產品涵蓋3kV-11kV電壓等級，產品單機容量涵蓋180kVA-5000kVA功率段，是一款適用異步電動機、高速同步電動機和低速同步電動機(即低速直聯應用)的性價比極高的提升機專用四象限高壓變頻器產品。

1.1 變頻器主回路

MVe2提升機專用高壓變頻器采用單元串聯多電平電壓源模式，針對不同電壓等級，每相串聯不同數量的單元，以10kV為例，每相串聯5個功率單元，輸入為IGBT整流，變頻器的相電壓輸出為21電平，線電壓輸出為41電平，輸出電平數量超過其他單元串聯多電平電壓源方式的變頻器，輸出電壓諧波含量更低，dv/dt更小，對電機的要求進一步降低。

圖1為10kV主電路機構圖，每相串聯5個功率單元，整套變頻器僅15個功率單元，由于功率單元數量少，變壓器可以和功率單元分開布置，大大增加了現場布置的靈活性。

1.2 變頻器功率單元

功率單元采用對稱結構的單相三電平AFE整流、三電平逆變輸出，AFE三電平整流使變頻器輸入功率因數為1.0，整流和逆變使用三菱的第五代IGBT，濾波采用指月(Shizuki)的自愈式金屬薄膜電容，和電解電容相比，金屬薄膜電容是干式電容，性能穩定，耐過壓能力強，對溫度不敏感，過壓擊穿后自恢復，是長壽命電容。圖2為功率單元電路結構圖。

圖1 10kV主電路結構圖

圖2 功率單元電路結構圖

1.3 變頻器控制系統

MVe2提升機專用變頻器采用東芝專門開發的32位大功率電力電子PP7EX2專用處理器[2]，使得變頻器具有無速度傳感器矢量控制和有速度傳感器矢量控制等多種控制方式，適用不同特性的負載。變頻器保護全面，使變頻器在各種復雜的應用中，都能快捷準確的保護，以減少設備損害。

MVe2提升機專用變頻器具有Profibus多種通訊方式，使得變頻器組網方便，簡單易用。

MVe2提升機專用變頻器根據工程情況可以做主從控制雙機并聯方式運行，即2臺變頻器驅動1臺電動機，在提升機應用上可以做全載全速運行，也可以在某一臺變頻器故障時做全載半速運行，大大提高了礦井提升機運行的可靠性。圖3為雙變頻器并聯使用示意圖。

圖3 雙機并聯使用示意圖

變頻器采用5.7寸真彩觸摸屏，觸摸屏內置9種語言界面，具有變頻器本地啟停、轉速轉向控制功能，可以設置功能和參數，可以顯示運行狀態和故障信息等。電腦安裝TMdrive-Navigator軟件后變頻器通過網線可以和電腦連接，可以把變頻器內部的各種曲線參數讀到電腦上保存，也可以把電腦上的參數下載到變頻器內，并且可以把故障前23秒，故障后226ms的波形記錄下來。

2 現場使用情況

本溪龍新礦業有限公司思山嶺鐵礦主井工程位于遼寧省本溪市東南郊16km，南芬區北9km思山嶺村北側。本次調試完成第1臺提升機的工作。電機為蘭州電機廠生產的礦井提升專用線繞式異步電機。提升機系統參數如表1～表5。

礦建階段，吊桶不但要負擔把挖井產生的砂石廢料運到井上，還負責人員的運輸，所以整個提升系統的穩定可靠是最重要的。根據主機參數和提升工藝要求，本溪鐵礦項目選用型號為TMdrive-MVe2-2800kVA-10kV的變頻器，其外形尺寸為：7000mm×2940mm×1400mm(寬×高×深)(高度含散熱風機)。變頻器采用強迫風冷散熱，變頻器室采用空調散熱。

表1 電動機參數

表2 減速機參數

表3 主機參數

表4 初期座鉤式吊桶參數

表5 后期底卸式吊桶參數

電機軸頭使用日本歐姆龍的增量式旋轉編碼器，變頻器使用有速度傳感器的矢量控制，使低速控制特性更硬，低速運行更平穩。在低于0.1m/s(換算成變頻器運行頻率為0.8Hz以內)運行時，轉速非常平穩。

現場安裝調試從2014年10月25日開始，到11月6日帶重載調試完畢，整個調試經過了變頻器空載調試，變頻器帶空電機調試，變頻器帶空滾筒調試，變頻器帶空吊桶調試及重載調試幾個階段，整個調試過程非常順利。

在滾筒掛繩過程中，提升機變頻電控系統充體現了變頻器拖動低速平穩的特性；在帶重載調試時，為了模擬井深800m時最重的負載，變頻器能否可靠提升，用戶采用掛雙罐的方式來模擬重載，上罐裝滿渣土，然后再注滿水，以增加重量，下罐注滿水，經過估算負載總重量在17t左右，略小于800m井深理論上18t負載的重量，變頻PLC電控系統，在低速下平穩啟動，上提下放多次，經過試驗驗證，變頻器具有啟動轉矩大，低速運行平穩等特征，且變頻器保護全面、有效，變頻器皮實可靠。圖4、圖5分別是重物提升、下放時變頻器內部參數曲線。

圖4 重物提升時變頻器內部參數曲線[3]

圖5 重物下放時變頻器內部參數曲線

3 結 論

1)根據提升機的運行特點，選用東芝三菱(TMEIC)MVe2提升機專用高壓變頻器對礦井提升機進行調速，完全滿足提升機頻繁正、反轉啟動/停止特性及過載沖擊要求。啟動、停車及加、減速平穩。

2)MVe2系列高性能變頻器采用IGBT器件PWM整流，減速時可將電機和負載的動能變成電能回饋電網，使提升機的加、減速過程平滑可靠，提高了設備運行的可靠性和穩定性且節約了電能。

3)TMEIC變頻器采用帶速度反饋的矢量控制技術，特別適合于礦井提升機的低速大啟動轉矩負載，使礦井提升機的運行更加安全可靠。

4)系統對提升機的運行狀態進行多畫面實時監控，對系統故障做到準確顯示，實時報警，實現提升全過程的位置、速度監視，具備齊全的人機對話及記錄顯示功能[4]。

從該項目的實際應用情況看，TMEIC的TMdrive-MVe2提升機專用變頻器是一款性能極其優異的高壓變頻器，非常適合礦井提升機驅動。而且MVe2提升機專用變頻器具有雙機功能，即兩臺變頻器并聯拖一臺雙繞組電機，即使兩臺變頻器中的一臺故障時，也可以全載半速運行。采用MVe2提升機專用變頻器雙機并聯驅動的提升機功率可以覆蓋至10000kVA。MVe2提升機專用變頻器還可采用先進的主從控制功能，可以在多機驅動的負載中，保證各負載間轉矩誤差小于1%。

總之，東芝三菱(TMEIC)MVe2提升機專用變頻器是一款性能優異、質量可靠、體積小、效率高、適用性廣泛的具有極高性價比的高壓四象限變頻器，非常適合重載啟動的提升機負載及其他恒轉矩負載。

[1] 東芝三菱電機工業系統(中國)有限公司.節能中壓變頻器TMdrive-MVe2系列選型手冊[R]，2014.

[2] 東芝三菱電機工業系統(中國)有限公司.J2CB0205rA.PDF[R].2011.

[3] 孫艷棚.TMEIC中壓變頻器調試報告[R].東芝三菱電機工業系統(中國)有限公司.2014.

[4] 李羽.交流提升機SPLC電控設備使用說明書[R].洛陽中昶礦山機械有限公司.2010.

特雷克斯南方路機履帶移動反擊式破碎機

建筑垃圾資源化利用案例展示

今年以來，特雷克斯南方路機的履帶移動反擊式破碎機的銷售持續火熱，近期該公司又陸續交機了I-111、I-111RS+694、I-130等多臺反擊式破碎及篩分設備，應用于華東、華北、西南等地的礦山廢棄石料、建筑垃圾資源化利用工地。

特雷克斯南方路機I-111履帶移動反擊式破碎機，用在華東某市重點項目——白改黑工程。該市水泥路面由于使用年限長，交通流量密集，加之重型車輛往返碾壓，導致路面受損嚴重，影響市容市貌。為確保道路通行“安全、順暢、快捷”，同時以“綠色環?！泵阑粱鞘薪煌ōh境，該市已將道路“白改黑”工程列為重點項目。

傳統施工方式是用液壓挖掘機帶液壓錘將老舊的混凝土路面破碎成大小不等的混凝土塊，用自卸車運出工地丟棄或填埋，然后進行路基清理，再購買新的骨料鋪設新的路基、路面?？蛻粼诮涍^與特雷克斯南方路機專業人員溝通后發現了巨大商機，經過審慎比較，購買并使用特雷克斯南方路機I-111履帶反擊式破碎機，對破碎錘改出來的廢棄混凝土塊在現場進行破碎。破碎后出來的混合料直接作為路面墊層，大大節約了混凝土路面的翻修成本，實現廢物利用，做到省時又環保。

混凝土塊經破碎后的混合成品料價格為20元/t，包含上料挖機和卸料裝載機，設備產能約為140t/h，利潤保守計算：140t/h×20元/t-180元/h(柴油)-120元/h(挖機/裝載機租金)-30元/h(人工)-50元/h(耗材，保養件)=2420元/h，能為客戶帶來豐厚利潤。

而特雷克斯南方路機I-111RS履帶移動反擊式破碎機是在I-111的基礎上加入了一個3350mm×1525mm雙層篩箱。由I-111RS和694+兩臺設備聯機組合工作，可以生產出五種成品料。西南某機場客戶經過多方比較與甄選，最終決定購進特雷克斯南方路機的I-111RS履帶移動反擊破搭配694+履帶移動傾斜式篩分機。該組設備目前在西南某機場工地，對房地產開發過程中產生的廢棄石料進行回收應用。石料經I-11RS進行初級破碎并篩分，大于31.5mm的超粒徑物料通過回料系統送回破碎主機再破碎，小于31.5mm的物料由主皮帶機輸送進694+進行精細分級，篩分出0～5mm，5～10mm，10～20mm和20～31.5mm四種建筑骨料。由于該工地緊靠機場，在飛機起降航線下施工，對設備的環保要求極為苛刻，而特雷克斯南方路機I-111RS履帶式反擊破上帶有多處霧化噴淋除塵裝置具強力除塵功能，完全滿足施工環保要求。而694+履帶移動傾斜式篩分機的下層篩采用自潔式篩網，有效起到防堵料的效果。移動式破碎篩分設備一體化機組安裝形式，避免了繁雜的場地基礎設施建設與安裝作業，降低了安裝成本、節省了工時，設備就位后馬上就開機投入生產，深受用戶好評。

在華北，特雷克斯I-130履帶移動反擊式破碎機到達某工地后立即投入生產，主要處理拆遷后磚混為主的建筑垃圾，生產70mm以下骨料。平均每噸建筑垃圾能夠回收廢鋼筋1kg，廢鋼筋每公斤售價1.2元，按設備每小時破碎350t建筑垃圾，每天工作10h計算，單回收廢鋼筋一項客戶每天就有4200元(350×10×1.2)的收入，這筆收入基本抵掉設備的所有運行成本。生產出的70mm以下成品混合料主要用于道路建設時水穩層的墊層，每噸成品料的銷售價格在20元左右(不含運費)，每噸的利潤在17元左右，如果年加工量50萬t，一年的利潤850萬元左右。據客戶反映，清運同樣方量的建筑垃圾，破碎后的建筑垃圾比沒有破碎的建筑垃圾，綜合清運成本能夠下降40%，為客戶帶來了非?？捎^的經濟效益。

當前，移動破碎篩分應用在建筑垃圾領域變廢為寶，減少建筑垃圾在運輸過程造成的煙塵，減少了堆放場地，提高了資源利用率，最大限度的擔負環保責任已是大勢所趨。特雷克斯南方路機作為一家長期深耕于移動破碎篩分的廠商，擁有先進的建筑垃圾處理方案，在中國的建筑垃圾資源化利用中已積累眾多成功案例，該公司秉承提供為一流產品和服務的理念，為中國的建筑垃圾資源化利用貢獻力量！

TMEIC 中國中標紫金山金銅礦磨機驅動和控制項目

近日，東芝三菱電機工業系統(中國)有限公司(以下簡稱“TMEIC 中國”)中標紫金礦業紫金山金銅礦銅礦三選廠的13,000KW半自磨機(Φ11.0m×5.4m)和17,000kW球磨機(Φ7.9m×13.6m)低速同步電機和驅動及控制項目。

TMEIC 中國將負責為該項目的半自磨機系統提供2套6500kW/187.5rpm 無刷勵磁同步電機、高壓變頻器、無刷勵磁柜和雙驅磨機控制系統(負載平衡控制及防止板結保護和抖落控制)，以及為球磨機系統提供2套8500kW/176.5rpm 無刷勵磁同步電機、高壓變頻器、無刷勵磁柜和雙驅磨機控制系統(負載平衡控制及防止板結保護和抖落控制)。

紫金礦業集團股份有限公司紫金山礦區位于上杭縣城北 14.6km處，礦區海拔高，地形復雜，氣候條件變化較大。根據礦區條件和工藝要求，TMEIC 中國提供的 TMdrive-MVG2 系列高壓變頻器和低速同步電機，可根據不同的礦脈和礦石，調節磨機的轉速，達到理想磨合效果，有效提高產品品質和產量，高效節能并提高生產效率。該項目所采用的 TMEIC 低速同步電機，技術領先，工藝精湛，具備高可靠性、高效率、低振動、低噪音、高過載能力等特性，并且在惡劣的工作條件下擁有極強的耐久性。

該項目現場安裝調試工作計劃于 2016 年5 月開始，項目預計2016 年8月可正式投入運營。

圖1 TMdrive-MVG2

圖2 同步電機

Hardox?450 混凝土攪拌車滾筒可節約六分之一負載

混凝土攪拌車滾筒的運行環境十分嚴苛，堅硬和潮濕的混凝土會持續對滾筒造成極高強度的磨損。此外，世界范圍內對重型貨車最大核準載重量的監管力度不斷提高，這也造成了諸多挑戰。

除堅固外，混凝土攪拌車的重量還需要非常輕?？哲囍亓康慕档?，可提高有效載荷，從而提高生產率，降低燃料消耗和環境影響。

SSAB為混凝土設備制造商提供類型廣泛的產品，包括 Hardox 耐磨鋼板、薄板和鋼管、Strenx 高強度結構鋼以及 SSAB SHAPE 在設計、產品開發和加工支持方面的定制化解決方案。

SSAB 高強度鋼能夠顯著降低設備的重量。SSAB 的 Hardox 450 耐磨鋼材就是其中之一，能夠滿足嚴格的市場要求。

最近幾年，SSAB 在 Hardox 薄板方面的研發取得了顯著進展。帶鋼軋機采用了全新的尖端淬火工藝，十分適合薄板耐磨鋼的生產?！罢蹚澬阅芎腿穸扔捕鹊慕^佳組合，搭配優秀的鋼表面質量，成就了這款 Hardox 薄板的卓越品質?！碑a品開發部負責人 Joachim Larsson 表示。

使用 Hardox 450 制作的混凝土攪拌車滾筒重量非常輕，而使用壽命絲毫不受影響，而攪拌車滾筒持久耐用，可更好的抵抗磨損和凹痕的形成、 滾筒重量顯著降低、提高有效載荷。

優勢亮點：使用 Hardox 450 可最多減少 50% 的重量。研究結果顯示，用 Hardox 450 可制造重量極輕、高強度的混凝土攪拌車滾筒，且不會降低使用壽命。概念模型的滾筒外殼和攪拌槳均采用 3mm Hardox 450 鋼材制造，相較于市場上的傳統滾筒，重量減輕了 50%。重量的降低意味著更高的有效載荷、更低的燃料消耗和更小的環境影響。

The successful applicationof TMdrive-MVe2 high voltage inverter in Benxi Sishanling iron mine hoisting

CAO Yong-gang1，SHAO Xian-qiang1，LI Yu2，WANG Qing-lan2，LI Tian-xi2

(1.Toshiba Mitsubishi-electric Industrial Systems (China) Corp.,Beijing 100098，China； 2.Luoyang Zhongchang Mining Machinery Co.，Ltd.，Luoyang 471003，China)

Mine hoist is the most important transportation in the production of shaft construction.Mine hoist’s quality affect the production and safety.The hydraulic brake，electric control system and the motor drive system are the key part of mine hoist.The motor inverter drive does replace the motor rotor series resistance variable speed is the key point.The article introduces the successfully application of TMEIC MVe2 series of four quadrant hoist special high-voltage inverter in Benxi Sishanling iron mine.

minehoist；hoist electric control system；high voltage inverter

2015-03-05

曹永剛(1975-)，男，東芝三菱電機工業系統(中國)有限公司礦山事業部高級技術支持工程師，負責礦山變頻器的技術研究和推廣。

TD63+3

A

1004-4051(2015)07-0149-03