鴻寶變頻器在絞車中改造中應(yīng)用

1 引言

　　卷揚提升機是用來把爐料運送到高爐爐頂給高爐加料或礦山斜井運送礦料的重要設(shè)備，我國的中小高爐基本上都是采用料車卷揚機作為標準上料設(shè)備。滿足下列要求：有足夠的運送能力，既上料速度能滿足高爐生產(chǎn)的要求;運行可靠，耐用，保證高爐連續(xù)生產(chǎn);能夠?qū)崿F(xiàn)上料自動化;結(jié)構(gòu)簡單，維護方便。

　　卷揚提升機的工作特點是：啟動速度慢，轉(zhuǎn)矩大，加速平滑，停車平穩(wěn)、準確。傳統(tǒng)的調(diào)速方法是：采用繞線轉(zhuǎn)子異步電動機，通過集電環(huán)和碳刷在轉(zhuǎn)子回路中串入若干段電阻，由接觸器控制接入電阻的多少來控制轉(zhuǎn)速。

　　但存在以下缺點：

　　（1）串聯(lián)電阻調(diào)速，其調(diào)速變化呈跳躍狀，使得減速機齒輪、天輪、中輪、料車與斜橋?qū)к壷g，在加減速運行階段均受到?jīng)_擊力的作用，設(shè)備易損壞，鋼絲繩易疲勞，導致維修量大，檢修費用增加。

　　（2）串聯(lián)電阻調(diào)速范圍小，使得料車速度呈突變，減速后停車時仍有較高轉(zhuǎn)速，對制動器和限位開關(guān)的調(diào)整精度要求高，且容易發(fā)生越位及掉道事故而影響生產(chǎn)。

　　（3）串聯(lián)電阻調(diào)速，使得料車起動及減速時，大部分電能消耗在電阻器上;當電動機在電壓下降時，力矩下降，轉(zhuǎn)差率增大，嚴重時，料車無法啟動，易于產(chǎn)生事故。

　　（4）能耗高，低速機械特性軟。因為轉(zhuǎn)速的降低是通過轉(zhuǎn)子外接電阻消耗能量來實現(xiàn)的，并且轉(zhuǎn)速越低，機械特性越軟，消耗在電阻中能量比例越大，極不經(jīng)濟，電網(wǎng)電壓的高低對速度影響很大。隨著變頻器技術(shù)的飛速發(fā)展。各生產(chǎn)廠家推出了特殊工況的專用變頻器，采用變頻器改造系統(tǒng)，可以解決以上問題。

　　（1）原系統(tǒng)參數(shù)

　　斜井提升機原使用牽引電機是繞線式交流異步電動機，型號為75kW電機，該電機采用工頻供電，調(diào)速方法為采用通過集電環(huán)和碳刷在轉(zhuǎn)子回路中串入若干段電阻，由接觸器控制接入電阻的多少來控制轉(zhuǎn)速，凸輪控制器，接觸器互鎖控制。

　　（2）變頻改造方案

　　保留原控制系統(tǒng) 及制動系統(tǒng)以做備用，采用鴻寶系列電流矢量型變頻器HB093T3（93kW）。該產(chǎn)品反映時間短，保護功能齊全。

　　l 開關(guān)環(huán)磁通矢量控制及開，關(guān)環(huán)V/F控制可自由選擇。

　　l 適合機械特性負載，針對流體負載和實際工況可酌情降檔使用。

　　l 超低速高啟動轉(zhuǎn)矩，低速轉(zhuǎn)矩可達150%額定轉(zhuǎn)矩（100～300可設(shè)定）。

　　l 速度控制范圍可達1:1000（在閉環(huán)控制模式下）。

　　l 速度控制精度可達 0.02%，頻率精度可達 0.01%，輸出頻率分辨率可達0.01HZ。

　　l 加速時間可設(shè)定0.01秒，動態(tài)響應(yīng)良好，負載適應(yīng)性極強。

　　l 具有滑差補償，轉(zhuǎn)矩補償，速度控制（ASR），鍵盤數(shù)據(jù)復制，自學習。

　　l PID調(diào)節(jié)，計時，節(jié)能，追逐防止等多種高級功能。

　　l 具有多功能輸入，輸出端子功能，多功能模擬輸入，輸出功能及串行通信接口。

　　l 具有2種參數(shù)的在線監(jiān)視功能。

　　l 具有電機保護，瞬時停電處理及失速防止，頻率檢出，異常復位，過力矩輸出，力矩極限，硬件保護功能及診斷功能，將避免機器可能發(fā)生的意外損壞。

　　l 獨特，先進的主回路設(shè)計及報警功能，將完全保證整體的高可靠性。

　　l 具有中英文顯示，界面友好。（變頻系統(tǒng)改造框圖見圖1）

　　（3）制動方式

　　絞車整個運行過程中有兩個狀態(tài)反饋的能量比較大:一種狀態(tài)是在重物下降時，電機處于發(fā)電狀態(tài)，產(chǎn)生的再生能量反饋;另一種狀態(tài)是制動停止時產(chǎn)生的再生能量反饋。針對這兩種情況，在選制動單元和制動電阻時，我們選擇制動電流較大的制動單元以及與之配套的大功率的適當阻值的制動電阻。

　　制動部分變?yōu)闊崮芟摹榉乐固嵘蛳陆禃r因礦山軌道的可能產(chǎn)生的有時脫軌停車，必須采取液壓制動器和手動制動器進行機械制動。為防止溜車的控制，由外部加裝的直流制動給電機加直流電源，將電機瞬時減速至啟動液壓制動器的抱閘動作防止溜車。

3 改造后的效果

　　從改造后運行來看，效果非常明顯：

　　（1）系統(tǒng)采用段速度控制，啟動沖擊小，可以緩啟緩停，減少了電機啟動時對變速齒輪的沖擊，卷揚提升機的啟動、制動、加速、減速等過程更加平穩(wěn)快速，減少負載的波動;操作靈活易掌握。

　　（2）由于電動機啟動電流限制得較小，頻繁啟動和停止時電動機熱耗減少、壽命延長;液壓制動器和手動制動器在低速時操作，其減少閘皮的磨損延長使用壽命，保養(yǎng)時間和費用都得以減少。卷揚機鋼絲繩的使用壽命也明顯延長。

　　（3）停車位置準確，重車、空車停車位置基本一致。（4）由于去掉了外接啟動電阻，因而提高了系統(tǒng)的用電效率，經(jīng)測算節(jié)電率達20%以上，估計年節(jié)電約幾萬千瓦時

4 抗干擾措施

　　變頻器調(diào)速技術(shù)是集自動控制、微電子、電力電子、通信等技術(shù)于一體的高科技技術(shù)。它以很好的調(diào)速、節(jié)能性能，在各行各業(yè)中獲得了廣泛的應(yīng)用。由于其采用軟啟動，可以減少設(shè)備和電機的機械沖擊，延長設(shè)備和電機的使用壽命。隨著科學技術(shù)的高速發(fā)展，變頻器以其具有節(jié)電、節(jié)能、可靠、高效的特性應(yīng)用到了工業(yè)控制的各個領(lǐng)域中，如變頻調(diào)速在供水、空調(diào)設(shè)備、過程控制、電梯、機床等方面的應(yīng)用，保證了調(diào)節(jié)精度，減輕了工人的勞動強度，提高了經(jīng)濟效益，但隨之也帶來了一些干擾問題。現(xiàn)場的供電和用電設(shè)備會對變頻器產(chǎn)生影響，變頻器運行時產(chǎn)生的高次諧波也會干擾周圍設(shè)備的運行。變頻器產(chǎn)生的干擾主要有三種：對電子設(shè)備的干擾、對通信設(shè)備的干擾及對無線電等產(chǎn)生的干擾。對計算機和自動控制裝置等電子設(shè)備產(chǎn)生的干擾主要是感應(yīng)干擾;對通信設(shè)備和無線電等產(chǎn)生的干擾為放射干擾。如果變頻器的干擾問題解決不好，不但系統(tǒng)無法可靠運行，還會影響其他電子、電氣設(shè)備的正常工作。因此有必要對變頻器應(yīng)用系統(tǒng)中加防干擾措施 分別在輸入 輸出側(cè)加電抗器，濾波器直流電抗器并保證不同的點很好的接地。系統(tǒng)圖如下：

5 使用變頻器應(yīng)注意的問題

　　為了保證提升機能夠安全可靠的運行，防止變頻器跳故障時，礦車下滑“溜車”，需要增加一套安全保障系統(tǒng)。在變頻器的外部，增加了一套直流制動加液壓抱閘的制動系統(tǒng)，一旦變頻器跳故障，由變頻器發(fā)出故障信號，控制直流制動電路，給電機定子繞組施加低壓直流電流，減緩“溜車”速度，同時液壓抱閘抱住卷揚機主動輪。故障解除后，可恢復正常運行狀態(tài)。

6 改造后分析：

　　實踐證明，卷揚提升機采用變頻器的調(diào)速控制方案是具有簡單、可靠性高、節(jié)能、高效，保護功能齊全功能（過電流，過電壓，欠電壓，接地，過熱，短路），便于自動控制的最佳方案，完全可以替代傳統(tǒng)的控制模式，具有非常高的推廣價值。

　　其次：（1 ）變頻系統(tǒng)甩掉了原電控系統(tǒng)用的交流接觸器，設(shè)備不再頻繁啟動，提高了系統(tǒng)的可靠性。

　　（ 2 ）變頻系統(tǒng)實現(xiàn)了低頻低壓的軟啟動和軟停止， S 形速度曲線加速，使運行更加平穩(wěn)，機械沖擊小，延長了機械設(shè)備的使用壽命。

　　（ 3 ）采用能耗制動、回饋制動技術(shù)，成功解決了調(diào)度絞車在快速減速或急停時的再生發(fā)電能量處理問題，保證了變頻器的安全運行。

　　（ 4）節(jié)能效果顯著。變頻改造后，據(jù)測，節(jié)電效果可達20% 以上