aplikácia elektronického riadiaceho systému s premenlivou frekvenciou ipc v banskom navijaku 380v/660v
aplikácia elektronického riadiaceho systému s premenlivou frekvenciou ipc v banskom navijaku 380v/660v
aplikácia elektronického riadiaceho systému s premenlivou frekvenciou ipc v banskom navijaku 380v/660v
  • aplikácia elektronického riadiaceho systému s premenlivou frekvenciou ipc v banskom navijaku 380v/660v
  • aplikácia elektronického riadiaceho systému s premenlivou frekvenciou ipc v banskom navijaku 380v/660v
  • aplikácia elektronického riadiaceho systému s premenlivou frekvenciou ipc v banskom navijaku 380v/660v

aplikácia elektronického riadiaceho systému s premenlivou frekvenciou ipc v banskom navijaku 380v/660v

Tento článok popisuje najmä aplikáciu systému spätnej väzby energie IPC s premenlivou frekvenciou, ktorý sa používa v navijakoch pre studne. Tento systém využíva špeciálny menič série PH7 pre zdvíhací priemysel a vysokovýkonné zariadenia spätnej väzby energie série PFH a rekonštruuje pôvodný režim sériovej regulácie otáčok rotora s odporom, ktorý dokáže dodávať regenerovanú energiu zdvíhacieho motora späť do siete.


1. Úvod

Zdvíhanie v bani je dôležitou súčasťou banského výrobného procesu. Ruda alebo uhlie vyťažené z rôznych podzemných pracovných porubov sa prepravuje dopravnými zariadeniami cez podzemné tunely do podzemného parkoviska a potom sa zdvíha na povrch zdvíhacím zariadením. Zdvíhanie a spúšťanie personálu, ako aj preprava materiálov a zariadení, si vyžadujú použitie zdvíhacieho zariadenia. Je to uzol spájajúci podzemný výrobný systém bane a pozemné priemyselné pole a dôležitá úloha zdvíhania v bani je znázornená obrazom „hrdla bane“, čo je veľmi výstižné. Ako najčastejšie používané zariadenie pri zdvíhaní v bani majú banské zdviháky alebo navijaky vysoké požiadavky na ich spoľahlivosť, bezpečnosť a hospodárnosť. Elektrický riadiaci systém s premenlivou frekvenciou a spätnou väzbou od spoločnosti Jianeng Company, ktorá sa vyrába v zdvíhací priemysel, bol úspešne použitý pri rekonštrukcii navijaka v striebornej bani Changce v okrese Yizhang, spoločnosti Yixin Industrial Co., Ltd. v meste Chenzhou. Tento článok poskytne podrobný úvod do jeho aplikácie.

2. Požiadavky na elektrický prenos pre banské navijaky

1. Zaťažovacie charakteristiky banského navijaka

Keď ťažký predmet stúpa, motor musí prekonať rôzne odpory (vrátane hmotnosti a trenia predmetu), ktoré patria k odporovým zaťaženiam.

Keď sa ťažký predmet spúšťa, vďaka svojej schopnosti klesať v dôsledku gravitačného zrýchlenia (potenciálnej energie), keď je gravitácia ťažkého predmetu väčšia ako trecí odpor prevodového mechanizmu, gravitácia (potenciálna energia) samotného ťažkého predmetu je hnacou silou pre klesanie a motor sa stáva príjemcom energie, čím patrí k záťaži.

2. Požiadavky na vodiča motora banského navijaka

① Vysoký rozbehový krútiaci moment a dobré charakteristiky regulácie otáčok;

② Vysoká odolnosť voči preťaženiu;

③ Pri nízkych frekvenciách môže vydávať veľký krútiaci moment a pri zavesení sa nemôže šmýkať;

④ Pri spúšťaní motor generuje veľké množstvo regeneratívnej energie a je potrebné, aby bol schopný rozumne zvládnuť regeneračnú energiu motora.

3. Nevýhody tradičných riadiacich systémov pre banské navijaky

① Vysoká spotreba energie

Tradičná metóda regulácie otáčok banských navijakov je sériová regulácia otáčok rotora motora pomocou odporu. Tento riadiaci systém spotrebúva veľké množstvo sklzovej energie na rezistoroch zapojených sériovo s rotorom (zvyčajne predstavuje viac ako 30 % celkovej spotreby energie), čo vedie k značnému plytvaniu elektrickou energiou. Z hľadiska úspory energie aj ekonomiky sa to neodporúča.

② Slabá regulácia rýchlosti

Metóda regulácie otáčok pomocou sériového odporu rotora patrí medzi stupňovitú reguláciu otáčok a zníženie otáčok sa dosahuje spotrebou energie vonkajšieho odporu rotora. Najdôležitejšie je, že čím nižšie sú otáčky, tým sú mechanické vlastnosti motora mäkšie a výstupný krútiaci moment menší. Okrem toho má stupňovitá regulácia otáčok významný vplyv na motory a mechanické zariadenia, čo vedie k nestabilnej prevádzke zariadení, prerušovanej regulácii otáčok, ľahkému vykoľajeniu a vysokej poruchovosti. Pri 24-hodinovom nepretržitom výrobnom režime uhoľných baní dochádza k značným ekonomickým stratám.

③ Nízka spoľahlivosť systému

Časté otváranie a zatváranie stykačov (stykače sa často otvárajú a zatvárajú pri vysokých prúdových podmienkach) často spôsobuje spekanie kontaktov stykačov a spálenie cievok.

Nedostatočné ochranné opatrenia môžu ľahko viesť k vyhoreniu motora.

Brzda C je vystavená značnému nárazu a brzdové doštičky sú silne opotrebované, čo spôsobuje, že brzda ľahko nedrží pevne a vyžaduje si častú údržbu a výmenu.

④ Vysoké náklady na údržbu

Stýkače, vinuté kefy rotora motora a zberné krúžky si často vyžadujú údržbu a výmenu, čo je nákladné.

Reduktor a brzda sú silne namáhané a často si vyžadujú údržbu.

Charakteristiky metódy regulácie otáčok s odporom rotora C v konečnom dôsledku vedú k obmedzenej efektivite výroby (časté poruchy v stavoch odstavenia a údržby), vysokému zaťaženiu údržbou a zvýšeným nákladom na používanie a údržbu.

4. Výhody elektrického riadiaceho systému s frekvenčnou konverziou pre banský navijak

① Frekvenčný menič má dobrý výkon regulácie otáčok, veľký rozbehový moment, tvrdé mechanické vlastnosti a presné polohovanie.

② Frekvenčný menič beží hladko s minimálnym vplyvom na reduktor a brzdu, čím sa znižuje potreba údržby zariadenia a predlžuje sa životnosť kladkostroja.

③ Po použití frekvenčného meniča už nie je potrebné používať stýkače a vinutý motor je možné zmeniť na motor s kotvou nakrátko bez nutnosti údržby kief a zberných krúžkov.

④ Frekvenčný menič má vysokú prevádzkovú účinnosť a má kompletné ochranné, monitorovacie a samodiagnostické funkcie pre motor a systém. V kombinácii s PLC riadením môže výrazne zlepšiť spoľahlivosť elektrického riadiaceho systému banského navijaka.

⑤ Funkcia spätnej väzby energie dokáže spätne preniesť regeneračnú energiu motora do elektrickej siete, čím sa výrazne šetrí elektrina.

3. Aplikácia elektronického riadiaceho systému s frekvenčnou konverziou IPC so spätnou väzbou pri energeticky úspornej renovácii banských navijakov (380 V)

Podľa charakteristík zaťaženia a požiadaviek na riadenie banského navijaka je hlavná konfigurácia elektrického riadiaceho systému s premenlivou frekvenciou spätnej väzby nasledovná:

 

projekt

parameter

Poznámky

Menič frekvencie systému

PH7-04-075NDC

75 kW/165 A/380 V

1 jednotka

Zariadenie na spätnú väzbu energie systému

PFH55-4

Menovitý prúd: 55 A, špičkový prúd: 80 A

1 jednotka

Systémový PLC

Siemens S7-200

CPU224/AC/DC/Relé

6ES7 214-1BD23-0XB8


{p_detail_description}

3. Systém transformácie úspory energie pre spätnú väzbu frekvenčnej konverzie banského navijaka

Po transformácii systému banského navijaka sa rýchlosť motora zdvíhacieho mechanizmu banského navijaka plynule menila, čo výrazne zlepšilo riadiaci výkon zdvíhacieho mechanizmu a znížilo obrovský vplyv na motor a mechanické časti. Zároveň energetická spätná väzba zvýši regeneračnú energiu motora, ktorá sa vracia späť do siete, čím sa výrazne ušetrí elektrina, zníži sa okolitá teplota počas prevádzky zariadení na mieste a predĺži sa životnosť elektrických zariadení. Energeticky úsporný renovačný systém má dve rozvádzače, ktoré pozostávajú z frekvenčného meniča a PLC zariadenia s energetickou spätnou väzbou. Špecifické funkcie stýkača a ďalších komponentov sú zhrnuté nasledovne:

1. Po transformácii systému je možné režim riadenia spätnej väzby s premenlivou frekvenciou motora voľne prepínať s pôvodným režimom riadenia výkonovej frekvencie s odporom rotora a tieto dva režimy riadenia sú elektricky prepojené, aby sa zabezpečila bezpečnosť prevádzky systému.

2. Po transformácii systému sa zachová pôvodný prevádzkový režim a návyky banského navijaka, teda zachová sa riadenie prevodovky a prevádzkový režim pôvodného ovládača vačky. Týmto spôsobom sa neovplyvní normálna prevádzka obsluhy banského navijaka a zabezpečí sa, že špeciálna kontrola zariadenia banského navijaka bude kvalifikovaná.

3. Elektrický riadiaci systém s premenlivou frekvenciou a spätnou väzbou zdvíhacieho mechanizmu má viacero ochranných funkcií, ako je skrat, prepätie, nadprúd, výpadok fázy, preťaženie a prehriatie, aby sa maximalizovala ochrana zdvíhacieho mechanizmu banského navijaka.

4. Systém využíva frekvenčný menič na pohon motora zdvíhacieho mechanizmu. Keď motor poháňa potenciálne spúšťané bremeno, motor je v stave generovania energie. Zariadenie spätnej väzby energie vracia regenerovanú energiu motora v stave generovania späť do elektrickej siete, čím zabezpečuje normálnu prevádzku systému s premenlivou frekvenciou a výrazne šetrí elektrinu.


4. Ladenie systému

① Ladenie programov PLC a riadiacich obvodov. Po dokončení inštalácie zariadenia sa riadiaci obvod zapne a hlavný obvod sa odpojí. Vykonajte ladenie riadiaceho obvodu a programu PLC, aby ste zabezpečili správne logické riadenie riadiaceho obvodu a PLC a normálnu prevádzku všetkých komponentov.

② Ladenie frekvenčného meniča.

Odpojte motor banského navijaka od reduktora a použite režim riadenia V/F pre prevádzku frekvenčného meniča bez zaťaženia. Potiahnite motor, aby ste zabezpečili stabilnú a normálnu prevádzku motora a aby výstupné napätie a prúd frekvenčného meniča boli normálne.

Odpojte motor banského navijaka od reduktora a použite metódu voľného vektorového riadenia PG pre frekvenčný menič na vykonanie rotačného samoučenia a získanie parametrov motora. Potom sa metóda voľného vektorového riadenia PG použije pre prevádzku naprázdno, pričom sa motor ťahá a upravujú sa zodpovedajúce parametre, aby sa zabezpečila stabilná prevádzka motora. Výstupné napätie a prúd frekvenčného meniča sú normálne.

Pripojte motor navijaka k reduktoru a pre frekvenčný menič použite voľné vektorové riadenie PG. Pre zaistenie stabilnej prevádzky motora spustite frekvenčný menič so záťažou.

③ Ladenie zariadenia spätnej väzby energie.

Vykonajte skúšky spúšťania banského navijaka bez zaťaženia a s ťažkým zaťažením, správne nastavte hodnotu spätnoväzobného napätia zariadenia spätnoväzobnej väzby a zabezpečte normálnu prevádzku frekvenčného meniča a systému spätnoväzobnej väzby.

④ Celkové ladenie a prevádzka systému.

Celý systém prechádza celkovým testovaním, aby sa zabezpečilo, že banský navijak sa zdvíha a spúšťa bez zaťaženia, zdvíha a spúšťa s ťažkým zaťažením, rýchlosť každého prevodového stupňa spĺňa požiadavky, radenie prevodových stupňov je normálne a frekvenčný menič a zariadenie na spätnú väzbu energie fungujú normálne. A vykonávajú sa pracovné a frekvenčné prepínacie testy, aby sa zabezpečilo normálne prepínanie a normálna prevádzka s výkonovou frekvenciou.

4. Vplyv aplikácie a hodnotenie zákazníkom elektrického riadiaceho systému spätnej väzby IPC s frekvenčnou konverziou pri energeticky úspornej renovácii banských navijakov

Skutočná prevádzka systému preukázala, že použitie elektrického riadiaceho systému IPC s premenlivou frekvenciou a spätnou väzbou pri energeticky úspornej rekonštrukcii banských navijakov nemení pôvodný prevádzkový režim banských navijakov a pôvodnú ručnú brzdu je možné v podstate úplne vyradiť z prevádzky, čo zjednodušuje prevádzku. Systém pracuje stabilne a spoľahlivo s vynikajúcim výkonom regulácie rýchlosti a veľkým rozbehovým krútiacim momentom a nízkofrekvenčným výstupným krútiacim momentom. Keď je mechanizmus spustený, prebytočná elektrina generovaná rekuperáciou energie motora sa vracia späť do siete, čo výrazne šetrí energiu. Zákazník je veľmi spokojný s účinnosťou elektronického riadiaceho systému IPC s premenlivou frekvenciou a spätnou väzbou pri energeticky úspornej rekonštrukcii banských navijakov. Po skutočnom meraní dokáže elektronický riadící systém IPC s premenlivou frekvenciou a spätnou väzbou ušetriť viac ako 28 % elektrickej energie v porovnaní s pôvodnou metódou regulácie rýchlosti vinutia motora banského navijaka sériovým odporom.

5. Záver

Aplikácia elektronického riadiaceho systému s frekvenčnou konverziou IPC a spätnou väzbou pri energeticky úspornej transformácii banských navijakov zlepšila úroveň automatizácie navijakových zariadení v banskom priemysle a urýchlila modernizáciu priemyselných zariadení v banskom priemysle. Zohrala veľmi pozitívnu úlohu pri zlepšovaní výrobnej kapacity banského priemyslu a zabezpečovaní jeho bezpečnej výroby.

A čo je dôležitejšie, banské zdvíhacie navijaky patria medzi rozsiahle banské zariadenia a ich spotreba energie predstavuje významnú časť celkovej spotreby energie celej banskej produkcie. V porovnaní so systémom riadenia otáčok s odporovým vinutým rotorom môže elektrický riadiaci systém s premenlivou frekvenčnou spätnou väzbou výrazne ušetriť elektrinu, čím skutočne zníži výrobné náklady a prinesie ekonomické výhody pre ťažobný priemysel.