ipc2003216@vip.126.com +0086 18033075072
Применение электронной системы управления с обратной связью переменной частоты IPC в шахтной лебедке 380 В/660 В
Применение электронной системы управления с обратной связью переменной частоты IPC в шахтной лебедке 380 В/660 В
Применение электронной системы управления с обратной связью переменной частоты IPC в шахтной лебедке 380 В/660 В
  • Применение электронной системы управления с обратной связью переменной частоты IPC в шахтной лебедке 380 В/660 В
  • Применение электронной системы управления с обратной связью переменной частоты IPC в шахтной лебедке 380 В/660 В
  • Применение электронной системы управления с обратной связью переменной частоты IPC в шахтной лебедке 380 В/660 В

Применение электронной системы управления с обратной связью переменной частоты IPC в шахтной лебедке 380 В/660 В

В данной статье в основном описывается применение системы обратной связи с переменной частотой IPC, используемой в скважинной лебёдке. Система использует специальный преобразователь частоты серии PH7 для подъёмного оборудования и мощное оборудование с обратной связью серии PFH, а также восстанавливает оригинальный режим последовательного сопротивления ротора, позволяя возвращать рекуперированную энергию подъёмного двигателя обратно в сеть.


1. Введение

Подъемные работы в шахтах – важная часть процесса горнодобывающего производства. Руда или уголь, добываемые из различных подземных забоев, транспортируются транспортным оборудованием по подземным туннелям на подземную парковку, а затем поднимаются на поверхность подъемным оборудованием. Подъем и спуск персонала, а также транспортировка материалов и оборудования – все это требует использования подъемного оборудования. Оно является связующим звеном между подземной производственной системой шахты и наземной промышленной площадкой, и важную роль подъемных работ в шахтах можно описать как «горло шахты», что весьма уместно. Будучи наиболее распространенным оборудованием в шахтных подъемных работах, шахтные подъемники или лебедки предъявляют высокие требования к надежности, безопасности и экономичности. Система управления с частотно-регулируемой обратной связью, разработанная подъемным оборудованием компании Jianeng, успешно использовалась при реконструкции лебедки на серебряном руднике Чанце уезда Ичжан компании Yixin Industrial Co., Ltd. города Чэньчжоу. В данной статье подробно описывается ее применение.

2. Требования к электропередаче для шахтных лебедок

1. Грузоподъемные характеристики шахтной лебедки

При подъеме тяжелого предмета двигателю приходится преодолевать различные сопротивления (включая вес и трение предмета), что относится к резистивным нагрузкам.

При опускании тяжелого предмета, благодаря его способности опускаться согласно ускорению силы тяжести (потенциальной энергии), когда сила тяжести тяжелого предмета больше сопротивления трения передаточного механизма, движущей силой опускания является сама сила тяжести (потенциальная энергия) тяжелого предмета, а двигатель становится приемником энергии, относясь, таким образом, к силовой нагрузке.

2. Требования к машинисту электродвигателя шахтной лебедки

① Высокий пусковой крутящий момент и хорошие характеристики регулирования скорости;

② Высокая перегрузочная способность;

③ На низких частотах он может выдавать большой крутящий момент и не может скользить в подвешенном состоянии;

4. При опускании двигатель генерирует большое количество рекуперативной энергии, и необходимо иметь возможность разумно управлять рекуперативной энергией двигателя.

3. Недостатки традиционных систем управления шахтными лебедками

① Высокое потребление энергии

Традиционным методом регулирования скорости для шахтных лебёдок является регулирование скорости вращения ротора двигателя с помощью последовательного сопротивления. Такая система управления потребляет большую мощность скольжения на резисторах, последовательно соединённых с ротором (обычно более 30% от общего энергопотребления), что приводит к значительным потерям электроэнергии. С точки зрения энергосбережения и экономики это нецелесообразно.

② Плохая регулировка скорости

Метод регулирования скорости ротора последовательным сопротивлением относится к ступенчатому регулированию скорости, и снижение скорости достигается за счёт потребления энергии внешнего сопротивления ротора. Важно отметить, что чем ниже скорость, тем «мягче» механические характеристики двигателя и меньше выходной крутящий момент. Более того, ступенчатое регулирование скорости оказывает значительное влияние на двигатели и механическое оборудование, что приводит к нестабильной работе оборудования, прерывистому регулированию скорости, лёгкому сходу с рельсов и высокой частоте отказов. Круглосуточный режим непрерывной работы угольных шахт приводит к значительным экономическим потерям.

③ Низкая надежность системы

Частое размыкание и замыкание контакторов (контакторы часто размыкаются и замыкаются в условиях больших токов) часто приводит к спеканию контактов контактора и перегоранию катушек.

Неадекватные меры защиты могут легко привести к выходу двигателя из строя.

Тормоз C подвергается значительным ударным нагрузкам, а тормозные колодки сильно изнашиваются, из-за чего тормоз может перестать надежно фиксироваться и требовать частого технического обслуживания и замены.

④ Высокие затраты на обслуживание

Контакторы, щетки ротора двигателя и контактные кольца часто требуют обслуживания и замены, что является дорогостоящим.

Редуктор и тормоз подвергаются значительному износу и часто требуют технического обслуживания.

Характеристики метода последовательного резистивного регулирования скорости ротора С в конечном итоге приводят к ограниченной эффективности производства (частые отказы в состояниях останова и технического обслуживания), большой рабочей нагрузке на техническое обслуживание и увеличению затрат на эксплуатацию и обслуживание.

4. Преимущества системы электрического управления с обратной связью и преобразованием частоты для шахтной лебедки

① Преобразователь частоты отличается хорошими характеристиками регулирования скорости, большим пусковым моментом, жесткими механическими характеристиками и точным позиционированием.

② Преобразователь частоты работает плавно, оказывая минимальное воздействие на редуктор и тормоз, что сокращает объем технического обслуживания оборудования и продлевает срок службы подъемника.

③ После использования преобразователя частоты больше нет необходимости использовать контакторы, а также можно заменить двигатель с короткозамкнутым ротором на двигатель с короткозамкнутым ротором без необходимости обслуживания щеток и контактных колец.

④ Преобразователь частоты обладает высокой эффективностью работы и обеспечивает полный комплекс функций защиты, мониторинга и самодиагностики двигателя и системы. В сочетании с ПЛК он может значительно повысить надежность системы электрического управления шахтной лебёдки.

⑤ Функция обратной связи по энергии позволяет возвращать рекуперативную энергию двигателя в электросеть, что значительно экономит электроэнергию.

3. Применение электронной системы управления с обратной связью преобразования частоты IPC при энергосберегающей реконструкции шахтных лебедок (380 В)

В соответствии с нагрузочными характеристиками и требованиями к управлению оборудованием шахтной лебедки основная конфигурация системы электрического управления с обратной связью переменной частоты выглядит следующим образом:

 

проект

параметр

Замечания

Системный преобразователь частоты

PH7-04-075NDC

75 кВт/165 А/380 В

1 единица

Устройство обратной связи по энергии системы

ПФХ55-4

Номинальный ток: 55А, пиковый ток: 80А

1 единица

Системный ПЛК

Сименс S7-200

CPU224/AC/DC/Реле

6ES7 214-1BD23-0XB8


sku:
+0086 18033075072 +008615986775944

Description

3. Энергосберегающая система преобразования частоты для обратной связи шахтной лебедки

После модернизации системы шахтной лебёдки, двигатель подъёмного механизма шахтной лебёдки стал бесступенчато регулируемым, что значительно улучшило управляемость подъёмного механизма и снизило нагрузку на двигатель и механические части. В то же время, обратная связь по энергии увеличит рекуперацию энергии двигателя, возвращаемой в сеть, что значительно сэкономит электроэнергию, снизит температуру окружающей среды при работе оборудования на объекте и продлит срок службы электрооборудования. Система энергосберегающей реконструкции включает два шкафа управления, состоящих из преобразователя частоты и устройства обратной связи по энергии (ПЛК). Конкретные функции контактора и других компонентов кратко описаны ниже:

1. После преобразования системы режим управления обратной связью по переменной частоте двигателя может свободно переключаться с исходным режимом управления промышленной частотой последовательным сопротивлением ротора, а два режима управления электрически блокируются для обеспечения безопасности работы системы.

2. После модернизации системы будут сохранены исходный режим работы и особенности работы шахтной лебёдки, то есть управление редуктором и режим работы исходного кулачкового контроллера. Таким образом, это не повлияет на нормальную работу оператора шахтной лебёдки и обеспечит квалификацию специального оборудования для проверки шахтной лебёдки.

3. Электрическая система управления подъемным механизмом с обратной связью и переменной частотой имеет множество функций защиты, таких как от короткого замыкания, перенапряжения, перегрузки по току, потери фазы, перегрузки и перегрева, для максимальной защиты подъемного механизма шахтной лебедки.

4. Система использует преобразователь частоты для привода двигателя подъемного механизма. При перемещении груза, который необходимо опустить, двигатель переходит в режим рекуперации энергии. Устройство обратной связи по энергии возвращает рекуперированную энергию двигателя в режиме генерации энергии в электросеть, обеспечивая нормальную работу системы регулирования частоты и значительную экономию электроэнергии.


4. Отладка системы

① Отладка программ ПЛК и схем управления. После завершения установки оборудования схема управления должна быть включена, а главная схема отключена. Выполните отладку схем управления и программ ПЛК, чтобы убедиться в правильности логического управления схемой управления и ПЛК, а также в нормальной работе всех компонентов.

② Отладка преобразователя частоты.

Отсоедините двигатель шахтной лебёдки от редуктора и используйте режим управления V/F для работы преобразователя частоты без нагрузки. Перетащите двигатель, чтобы убедиться в его стабильной и нормальной работе, а также в том, что выходное напряжение и ток преобразователя частоты находятся в норме.

Отсоедините двигатель шахтной лебёдки от редуктора и используйте метод управления свободным вектором PG для самообучения преобразователя частоты и определения его параметров. Затем, используя метод управления свободным вектором PG, на холостом ходу двигатель прокручивается и корректируется для обеспечения стабильной работы двигателя. Выходное напряжение и ток преобразователя частоты находятся в норме.

Подключите двигатель лебёдки к редуктору и используйте векторное управление преобразователем частоты с помощью PG. Запустите преобразователь частоты под нагрузкой, чтобы обеспечить стабильную работу двигателя.

③ Отладка устройства энергетической обратной связи.

Провести испытания шахтной лебедки на холостом ходу и с большой нагрузкой, правильно установить значение напряжения обратной связи устройства энергетической обратной связи, обеспечить нормальную работу преобразователя частоты и системы энергетической обратной связи.

④ Общая отладка и эксплуатация системы.

Вся система проходит комплексные испытания, чтобы убедиться, что шахтная лебёдка может подниматься и опускаться без нагрузки, подниматься и опускаться с большой нагрузкой, скорость каждой передачи соответствует требованиям, переключение передач происходит нормально, преобразователь частоты и устройство обратной связи работают нормально. Также проводятся испытания работы и переключения преобразователя частоты для обеспечения нормальной коммутации и нормальной работы на промышленной частоте.

4. Эффект применения и оценка заказчиком системы управления электроприводом с обратной связью преобразования частоты IPC при энергосберегающей реконструкции шахтных лебедок.

Фактическая эксплуатация системы доказала, что применение системы электрического управления с обратной связью переменной частоты IPC при энергосберегающей реконструкции шахтных лебедок не изменяет исходный режим работы шахтных лебедок, а исходный ручной тормоз в основном больше не может использоваться, что упрощает эксплуатацию. Система работает стабильно и надежно, с отличными характеристиками регулирования скорости и большим пусковым крутящим моментом и выходным крутящим моментом низкой частоты; когда механизм опускается, избыточная электроэнергия, вырабатываемая рекуперативным двигателем, возвращается в сеть, что значительно экономит энергию. Заказчик очень доволен эффективностью электронной системы управления с обратной связью переменной частоты IPC при энергосберегающей реконструкции шахтных лебедок. После фактических измерений электронная система управления с обратной связью переменной частоты IPC может сэкономить более 28% электроэнергии по сравнению с исходным методом регулирования скорости вращения ротора двигателя обмотки шахтной лебедки последовательным сопротивлением.

5. Заключение

Применение системы электронного управления с обратной связью и преобразованием частоты (ИПЧ) в энергосберегающем преобразовании шахтных лебедок повысило уровень автоматизации лебедочного оборудования в горнодобывающей промышленности и ускорило модернизацию промышленного оборудования в горнодобывающей промышленности. Это сыграло значительную положительную роль в повышении производственных мощностей горнодобывающей промышленности и обеспечении безопасности производства.

Что ещё более важно, шахтное подъёмное лебёдочное оборудование относится к крупногабаритному горнодобывающему оборудованию, и его энергопотребление составляет значительную долю от общего энергопотребления всего горнодобывающего производства. По сравнению с системой управления скоростью вращения ротора с последовательным сопротивлением, система управления с обратной связью и переменной частотой позволяет значительно экономить электроэнергию, что существенно снижает производственные затраты и обеспечивает экономическую выгоду для горнодобывающей промышленности.