Прымяненне электроннай сістэмы кіравання са зменнай частатой IPC у шахтнай лябёдцы 380 В/660 В
Прымяненне электроннай сістэмы кіравання са зменнай частатой IPC у шахтнай лябёдцы 380 В/660 В
Прымяненне электроннай сістэмы кіравання са зменнай частатой IPC у шахтнай лябёдцы 380 В/660 В
  • Прымяненне электроннай сістэмы кіравання са зменнай частатой IPC у шахтнай лябёдцы 380 В/660 В
  • Прымяненне электроннай сістэмы кіравання са зменнай частатой IPC у шахтнай лябёдцы 380 В/660 В
  • Прымяненне электроннай сістэмы кіравання са зменнай частатой IPC у шахтнай лябёдцы 380 В/660 В

Прымяненне электроннай сістэмы кіравання са зменнай частатой IPC у шахтнай лябёдцы 380 В/660 В

У гэтым артыкуле ў асноўным апісваецца прымяненне сістэмы зваротнай сувязі па энергіі са зменнай частатой IPC, якая выкарыстоўваецца ў лябёдцы свідравін. Гэтая сістэма выкарыстоўвае спецыяльны інвертар серыі PH7 для пад'ёмнай прамысловасці і абсталяванне зваротнай сувязі па энергіі серыі PFH для цяжкіх умоваў эксплуатацыі, і рэканструюе зыходны рэжым рэгулявання хуткасці паслядоўнага супраціўлення ротара, які можа падаваць рэгенераваную энергію пад'ёмнага рухавіка назад у сетку.


1. Уводзіны

Пад'ёмныя работы ў шахтах з'яўляюцца важнай часткай вытворчага працэсу ў горназдабыўной прамысловасці. Руда або вугаль, здабыты з розных выбояў пад зямлёй, транспартуюцца транспартным абсталяваннем праз падземныя тунэлі на падземную паркоўку, а затым падымаюцца на паверхню з дапамогай пад'ёмных прылад. Пад'ём і апусканне персаналу, а таксама транспарціроўка матэрыялаў і абсталявання патрабуюць выкарыстання пад'ёмных прылад. Яны з'яўляюцца вузлом, які злучае падземную вытворчую сістэму шахты і наземную прамысловую плошчу, і важная роля пад'ёмных работ у шахтах апісваецца з дапамогай вобраза "горла шахты", што вельмі дарэчы. Як найбольш распаўсюджанае абсталяванне ў пад'ёмных работах у шахтах, шахтныя пад'ёмнікі або лябёдкі маюць высокія патрабаванні да сваёй надзейнасці, бяспекі і эканамічнасці. Сістэма электрычнага кіравання са зменнай частатой і зваротнай сувяззю пад'ёмнай прамысловасці кампаніі Jianeng была паспяхова выкарыстана пры рэканструкцыі лябёдкі на сярэбраным рудніку Чанцэ акругі Ічжан кампаніі Yixin Industrial Co., Ltd. у горадзе Чэньчжоу. У гэтым артыкуле падрабязна апісана яе прымяненне.

2. Патрабаванні да электрычнай перадачы для шахтных лябёдак

1. Характарыстыкі нагрузкі шахтнай лябёдкі

Калі цяжкі прадмет падымаецца, рухавіку трэба пераадольваць розныя супраціўленні (у тым ліку вагу і трэнне прадмета), якія адносяцца да супраціўлення нагрузкам.

Калі цяжкі прадмет апускаецца з-за яго здольнасці апускацца ў адпаведнасці з паскарэннем сілы цяжару (патэнцыяльнай энергіі), калі сіла цяжару цяжкага прадмета перавышае супраціў трэння перадаткавага механізму, сіла цяжару (патэнцыяльная энергія) самога цяжкага прадмета з'яўляецца рухаючай сілай апускання, і рухавік становіцца атрымальнікам энергіі, такім чынам належачы да сілавой нагрузкі.

2. Патрабаванні да кіроўцы рухавіка шахтнай лябёдкі

① Высокі пускавы момант і добрыя характарыстыкі рэгулявання хуткасці;

② Высокая перагрузачная здольнасць;

③ Пры нізкіх частотах можа ствараць вялікі крутоўны момант і не можа слізгаць пры падвешванні;

④ Пры апусканні рухавік генеруе вялікую колькасць рэгенератыўнай энергіі, і неабходна мець магчымасць разумна кіраваць рэгенератыўнай энергіяй рухавіка.

3. Недахопы традыцыйных сістэм кіравання шахтнымі лябёдкамі

① Высокае спажыванне энергіі

Традыцыйным метадам кіравання хуткасцю шахтных лябёдак з'яўляецца кіраванне хуткасцю з дапамогай паслядоўнага супраціўлення ротара абмоткі рухавіка. Гэтая сістэма кіравання спажывае вялікую колькасць магутнасці слізгання на рэзістарах, падлучаных паслядоўна з ротарам (звычайна больш за 30% ад агульнага спажывання энергіі), што прыводзіць да значных страт электраэнергіі. З пункту гледжання энергазберажэння і эканоміі гэта не рэкамендуецца.

② Дрэнная праца рэгулявання хуткасці

Метад рэгулявання хуткасці з дапамогай паслядоўнага супраціўлення ротара адносіцца да ступеністага рэгулявання хуткасці, і зніжэнне хуткасці дасягаецца за кошт спажывання энергіі знешнім супраціўленнем ротара. Найважнейшае, што чым ніжэй хуткасць, тым мякчэйшыя механічныя характарыстыкі рухавіка і меншы выходны крутоўны момант. Акрамя таго, ступеністае рэгуляванне хуткасці аказвае значны ўплыў на рухавікі і механічнае абсталяванне, што прыводзіць да нестабільнай працы абсталявання, перарывістага рэгулявання хуткасці, лёгкага сходу з рэек і высокай частаты паломак. Пры кругласутачным бесперапынным рэжыме вытворчасці вугальных шахт узнікаюць значныя эканамічныя страты.

③ Нізкая надзейнасць сістэмы

Частае размыканне і замыканне кантактараў (кантактары часта размыкаюцца і замыкаюцца пры высокіх токах) часта прыводзіць да спякання кантактаў кантактараў і падгарання шпулек.

Недастатковыя меры абароны могуць лёгка прывесці да перагарання рухавіка.

Тормаз C падвяргаецца значным ударам, а тармазныя калодкі моцна зношаныя, з-за чаго тормаз лёгка не трымаецца надзейна і патрабуе частага тэхнічнага абслугоўвання і замены.

④ Высокія выдаткі на тэхнічнае абслугоўванне

Кантактары, шчоткі ротара рухавіка і кантактныя кольцы часта патрабуюць тэхнічнага абслугоўвання і замены, што з'яўляецца дарагім.

Рэдуктар і тормаз моцна падвяргаюцца ўздзеянню і часта патрабуюць тэхнічнага абслугоўвання.

Характарыстыкі метаду рэгулявання хуткасці паслядоўнага супраціўлення ротара C у канчатковым выніку прыводзяць да абмежаванай эфектыўнасці вытворчасці (частыя збоі ў станах спынення і тэхнічнага абслугоўвання), вялікай нагрузкі на тэхнічнае абслугоўванне і павелічэння выдаткаў на выкарыстанне і абслугоўванне.

4. Перавагі сістэмы электрычнага кіравання з зваротнай сувяззю і пераўтварэннем частаты для шахтнай лябёдкі

① Пераўтваральнік частаты мае добрую прадукцыйнасць рэгулявання хуткасці, вялікі пускавы момант, трывалыя механічныя характарыстыкі і дакладнае пазіцыянаванне.

② Пераўтваральнік частоты працуе плаўна, з мінімальным уздзеяннем на рэдуктар і тормаз, што змяншае аб'ём тэхнічнага абслугоўвання абсталявання і падаўжае тэрмін службы пад'ёмніка.

③ Пасля выкарыстання пераўтваральніка частоты больш няма неабходнасці выкарыстоўваць кантактары, а рухавік з абмоткай таксама можна замяніць на рухавік з каротказамкнутым ротарам без неабходнасці абслугоўвання шчотак і кантактных кольцаў.

④ Пераўтваральнік частоты мае высокую эфектыўнасць працы і мае поўны набор функцый абароны, маніторынгу і самадыягностыкі рухавіка і сістэмы. У спалучэнні з кіраваннем PLC ён можа значна павысіць надзейнасць электрычнай сістэмы кіравання шахтнай лябёдкай.

⑤ Функцыя зваротнай сувязі па энергіі можа вяртаць рэкуператыўную энергію рухавіка ў электрасетку, значна эканомячы электраэнергію.

3. Прымяненне электроннай сістэмы кіравання з зваротнай сувяззю і пераўтварэннем частаты IPC пры энергазберагальнай рэканструкцыі шахтных лябёдак (380 В).

У адпаведнасці з характарыстыкамі нагрузкі і патрабаваннямі да кіравання абсталяваннем шахтнай лябёдкі, асноўная канфігурацыя электрычнай сістэмы кіравання са зменнай частатой зваротнай сувяззю выглядае наступным чынам:

 

праект

параметр

Заўвагі

Пераўтваральнік частоты сістэмы

PH7-04-075NDC

75 кВт/165 А/380 В

1 адзінка

Прылада зваротнай сувязі па энергіі сістэмы

ПФХ55-4

Намінальны ток: 55 А, пікавы ток: 80 А

1 адзінка

Сістэмны ПЛК

Сіменс S7-200

CPU224/AC/DC/Рэле

6ES7 214-1BD23-0XB8


Description

3. Энергазберагальная сістэма пераўтварэння для зваротнай сувязі па пераўтварэнні частаты шахтнай лябёдкі

Пасля мадэрнізацыі сістэмы шахтнай лябёдкі, рухавік пад'ёмнага механізму шахтнай лябёдкі атрымаў бясконца рэгуляваную хуткасць, што значна палепшыла кіраванне пад'ёмным механізмам і знізіла велізарны ўплыў на рухавік і механічныя часткі. Адначасова, зваротная сувязь па энергіі павялічыць рэкуперытарную энергію рухавіка, якая падаецца назад у сетку, значна зэканоміўшы электраэнергію, знізіўшы тэмпературу навакольнага асяроддзя падчас працы абсталявання на месцы і падоўжыўшы тэрмін службы электраабсталявання. Энергазберагальная сістэма рэканструкцыі мае дзве шафы кіравання, якія складаюцца з пераўтваральніка частаты і прылады зваротнай сувязі па энергіі з ПЛК. Канкрэтныя функцыі кантактара і іншых кампанентаў коратка апісаны ніжэй:

1. Пасля пераўтварэння сістэмы рэжым кіравання рухавіком са зменнай частатой і зваротнай сувяззю можа свабодна пераключацца з зыходным рэжымам кіравання прамысловай частатой паслядоўнага супраціўлення ротара, і два рэжымы кіравання электрычна зблакіраваны для забеспячэння бяспекі працы сістэмы.

2. Пасля пераўтварэння сістэмы будуць захаваны першапачатковы рэжым працы і звычкі шахтнай лябёдкі, гэта значыць, будуць захаваны кіраванне перадачай і рэжым працы першапачатковага кулачковага кантролера. Такім чынам, гэта не паўплывае на нармальную працу аператара шахтнай лябёдкі і гарантуе кваліфікацыю спецыяльнага абсталявання для праверкі шахтнай лябёдкі.

3. Сістэма электрычнага кіравання са зменнай частатой зваротнай сувязі пад'ёмнага механізму мае некалькі функцый абароны, такіх як кароткае замыканне, перанапружанне, перагрузка па току, страта фазы, перагрузка і перагрэў, для максімальнай абароны пад'ёмнага механізму шахтнай лябёдкі.

4. Сістэма выкарыстоўвае пераўтваральнік частаты для кіравання рухавіком пад'ёмнага механізму. Калі рухавік прыводзіць у рух патэнцыйны груз, які трэба апусціць, ён знаходзіцца ў стане рэкуператыўнай выпрацоўкі энергіі. Прылада зваротнай сувязі па энергіі будзе вяртаць рэкупераваную энергію рухавіка ў стане генерацыі ў электрасетку, забяспечваючы нармальную працу сістэмы са зменнай частатой і значна эканомячы электраэнергію.


4. Адладка сістэмы

① Адладка праграм ПЛК і схем кіравання. Пасля завяршэння ўстаноўкі абсталявання схема кіравання ўключаецца, а асноўная схема не ўключаецца. Выканайце адладку схемы кіравання і праграмы ПЛК, каб забяспечыць правільнае лагічнае кіраванне схемай кіравання і ПЛК, а таксама нармальную працу ўсіх кампанентаў.

② Адладка пераўтваральніка частаты.

Адключыце рухавік шахтнай лябёдкі ад рэдуктара і выкарыстоўвайце рэжым кіравання V/F для працы пераўтваральніка частоты без нагрузкі. Перацягніце рухавік, каб забяспечыць стабільную і нармальную працу рухавіка, а таксама нармальныя выходныя напружанне і ток пераўтваральніка частоты.

Адлучыце рухавік шахтнай лябёдкі ад рэдуктара і выкарыстоўвайце метад свабоднага вектарнага кіравання PG для пераўтваральніка частоты, каб выканаць саманавучанне кручэння і атрымаць параметры рухавіка. Затым выкарыстоўваецца метад свабоднага вектарнага кіравання PG для працы без нагрузкі, перацягваючы рухавік і рэгулюючы адпаведныя параметры для забеспячэння стабільнай працы рухавіка. Выхаднае напружанне і ток пераўтваральніка частоты ў норме.

Падключыце рухавік лябёдкі да рэдуктара і выкарыстоўвайце свабоднае вектарнае кіраванне PG для пераўтваральніка частоты. Уключыце пераўтваральнік частоты з нагрузкай, каб забяспечыць стабільную працу рухавіка.

③ Адладка прылады зваротнай сувязі па энергіі.

Правядзіце выпрабаванні шахтнай лябёдкі на апусканне без нагрузкі і з вялікай нагрузкай, правільна ўсталюйце значэнне напружання зваротнай сувязі прылады зваротнай сувязі па энергіі і забяспечыце нармальную працу пераўтваральніка частаты і сістэмы зваротнай сувязі па энергіі.

④ Агульная адладка і праца сістэмы.

Уся сістэма праходзіць агульныя выпрабаванні, каб пераканацца, што шахтная лябёдка падымаецца і апускаецца без нагрузкі, падымаецца і апускаецца пад вялікай нагрузкай, хуткасць кожнай перадачы адпавядае патрабаванням, пераключэнне перадач нармальнае, а пераўтваральнік частоты і прылада зваротнай сувязі па энергіі працуюць нармальна. А таксама праводзяцца працоўныя выпрабаванні і выпрабаванні пераключэння пераўтварэння частоты, каб забяспечыць нармальнае пераключэнне і нармальную працу з прамысловай частатой.

4. Уплыў прымянення і ацэнка кліентамі электрычнай сістэмы кіравання з зваротнай сувяззю IPC пры энергазберагальнай рэканструкцыі шахтных лябёдак.

Рэальная эксплуатацыя сістэмы паказала, што прымяненне сістэмы электрычнага кіравання са зменнай частатой IPC пры энергазберагальнай рэканструкцыі шахтных лябёдак не змяняе першапачатковы рэжым працы шахтных лябёдак, і першапачатковы ручны тормаз практычна не выкарыстоўваецца, што спрашчае эксплуатацыю. Сістэма працуе стабільна і надзейна, з выдатнай прадукцыйнасцю рэгулявання хуткасці і вялікім пускавым момантам і нізкачастотным выхадным момантам. Калі механізм апускаецца, лішак электраэнергіі, якая выпрацоўваецца рэкуператыўнай генерацыяй энергіі рухавіка, падаецца назад у сетку, што значна эканоміць энергію. Кліент вельмі задаволены эфектыўнасцю сістэмы электроннага кіравання са зменнай частатой IPC пры энергазберагальнай рэканструкцыі шахтных лябёдак. Пасля фактычных вымярэнняў сістэма электроннага кіравання са зменнай частатой IPC можа зэканоміць больш за 28% электрычнай энергіі ў параўнанні з першапачатковым метадам рэгулявання хуткасці паслядоўнага супраціўлення ротара абмоткі рухавіка шахтнай лябёдкі.

5. Выснова

Ужыванне электроннай сістэмы кіравання з частатой IPC і зваротнай сувяззю ў энергазберагальнай трансфармацыі шахтных лябёдак павысіла ўзровень аўтаматызацыі лябёдачнага абсталявання ў горназдабыўной прамысловасці і паскорыла мадэрнізацыю прамысловага абсталявання ў горназдабыўной прамысловасці. Гэта адыграла вельмі станоўчую ролю ў павышэнні вытворчых магутнасцей горназдабыўной прамысловасці і забеспячэнні яе бяспекі вытворчасці.

Што яшчэ больш важна, шахтная пад'ёмная лябёдка належыць да буйнамаштабнага горназдабыўнога абсталявання, і яе спажыванне энергіі складае значную долю ад агульнага спажывання энергіі ўсёй здабыўной вытворчасцю. У параўнанні з сістэмай рэгулявання хуткасці ротара з паслядоўным супраціўленнем фаз газавага рухавіка, сістэма электрычнага кіравання са зменнай частатой і зваротнай сувяззю можа значна эканоміць электраэнергію, рэальна зніжаючы вытворчыя выдаткі і прыносячы эканамічныя выгады для горназдабыўной прамысловасці.