關(guān)鍵詞：變頻器 GD3000 三電平 皮帶機(jī) 功率平衡
國(guó)內(nèi)現(xiàn)有大多數(shù)煤礦的皮帶輸送機(jī)一般都采用工頻拖動(dòng)，較少使用變頻器驅(qū)動(dòng)。由于電機(jī)長(zhǎng)期工頻運(yùn)行加之液力耦合器效率等問(wèn)題，造成皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行起來(lái)非常不經(jīng)濟(jì)；同時(shí)由于電機(jī)無(wú)法采用軟起軟停，在機(jī)械上產(chǎn)生劇烈沖擊，加速機(jī)械的磨損；此外，皮帶、液力耦合器的磨損和維護(hù)等問(wèn)題都會(huì)給企業(yè)帶來(lái)很大數(shù)額的費(fèi)用問(wèn)題。上述問(wèn)題都可由英威騰GD3000變頻器的應(yīng)用得到改觀。
2.1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介
鮑店煤礦隸屬于兗礦集團(tuán)有限公司，是我國(guó)自行設(shè)計(jì)和施工的年產(chǎn)300萬(wàn)噸的特大型全綜采機(jī)械化礦井。該礦井新建1701工作面順槽皮帶為異步電機(jī)拖動(dòng)的下運(yùn)皮帶，配套使用的英威騰GD3000系列四象限變頻器,皮帶總長(zhǎng)2.4km。
圖1 兗礦集團(tuán)鮑店煤礦
2.2 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備參數(shù)
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皮帶機(jī)電機(jī)技術(shù)參數(shù) |
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電機(jī)類型 |
異步電機(jī) |
數(shù)量 |
4臺(tái) |
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額定功率 |
500kW |
額定電壓 |
1140V |
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額定頻率 |
50Hz |
額定電流 |
349A |
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極對(duì)數(shù) |
2 |
額定轉(zhuǎn)速 |
1461r/min |
2.3 現(xiàn)場(chǎng)工況示意
現(xiàn)場(chǎng)包含一臺(tái)控制箱，受控設(shè)備為4臺(tái)BPJ-630/1140礦用隔爆兼本質(zhì)安全型變頻器（使用英威騰GD3000-11-630G-12變頻器機(jī)芯），被控于皮帶保護(hù)箱。應(yīng)用于鮑店煤礦1701工作面順槽皮帶，實(shí)現(xiàn)4臺(tái)變頻器的同步運(yùn)行及集中管理及皮帶控制系統(tǒng)的監(jiān)控。
圖2 1140V/630kW防爆變頻器現(xiàn)場(chǎng)圖片
控制箱內(nèi)使用西門(mén)子S7-300系列PLC，與4臺(tái)變頻器進(jìn)行DP通訊，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控變頻器狀態(tài)，并通過(guò)控制箱改變變頻器主從機(jī)的參數(shù)設(shè)置。
現(xiàn)場(chǎng)4臺(tái)四象限變頻器依次靠近機(jī)頭平行巷道擺放，LCL電抗器柜和移變擺放于垂直巷道，相距30m左右（如圖3所示），其中1#、2#變頻器驅(qū)動(dòng)同軸連接滾筒（均可做主機(jī)），3#、4#變頻器分別驅(qū)動(dòng)兩滾筒，做從機(jī)運(yùn)行，1#~4#滾筒間依靠皮帶傳動(dòng)。主機(jī)接收來(lái)自華寧控制箱的啟?？刂菩盘?hào)，通過(guò)can通訊給予從機(jī)頻率給定。另外，1#、2#變頻器共用1#移變作為輸入電源，3#、4#變頻器共用2#移變作為輸入電源。
圖3 現(xiàn)場(chǎng)LCL電抗柜、四象限變頻器及皮帶機(jī)頭布置平面圖
2.4 現(xiàn)場(chǎng)電氣參數(shù)
表1. 環(huán)境參數(shù)
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輸入線電壓波動(dòng)范圍 |
1185~1253V@50Hz（監(jiān)控顯示諧波較?。?/span> |
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直流母線電壓設(shè)定 |
1900V |
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半母線電壓波動(dòng)范圍 |
950V（波動(dòng)較?。?/span> |
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濕度 |
現(xiàn)場(chǎng)采用噴霧除塵，濕度較大 |
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溫度 |
25℃左右 |
表2. 電機(jī)參數(shù)
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異步電機(jī)1額定功率 |
500 |
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異步電機(jī)1額定頻率 |
50 |
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異步電機(jī)1額定轉(zhuǎn)速 |
1493 |
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異步電機(jī)1額定電壓 |
1140 |
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異步電機(jī)1額定電流 |
320.7 |
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異步電機(jī)1定子電阻 |
0.021 |
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異步電機(jī)1轉(zhuǎn)子電阻 |
0.02 |
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異步電機(jī)1漏感 |
0.8 |
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異步電機(jī)1互感 |
23 |
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異步電機(jī)1空載電流 |
88 |
表3. 變頻器參數(shù)
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變頻器型號(hào) |
30 |
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變頻器額定功率 |
630kW |
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變頻器額定電壓 |
1140V |
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變頻器額定電流 |
395A |
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死區(qū)時(shí)間 |
7us |
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軟件過(guò)壓點(diǎn) |
2150V |
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軟件欠壓點(diǎn) |
1250V |
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軟件過(guò)流點(diǎn) |
190% |
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電壓校正系數(shù) |
100% |
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電流校正系數(shù) |
100% |
現(xiàn)場(chǎng)圖片
圖4 現(xiàn)場(chǎng)皮帶機(jī)照片
3.1 GD3000系列中壓變頻器特性
（1）技術(shù)新穎
Goodrive3000系列變頻器是一款高性能通用矢量變頻器，采用三電平的硬件拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，兼容二象限和四象限，可用來(lái)控制交流異步感應(yīng)電機(jī)和永磁同步電機(jī)，可以滿足不同電機(jī)的工作模式。產(chǎn)品采用目前國(guó)際領(lǐng)先的矢量控制技術(shù)，功能更優(yōu)化，應(yīng)用更靈活，性能更穩(wěn)定。
（2）輸出波形更接近于正弦波
電機(jī)運(yùn)行更加平穩(wěn)，減少因輸出波形非正玄造成的機(jī)械振動(dòng)，延長(zhǎng)電機(jī)壽命。輸出諧波顯著降低，大幅仰制變頻器引起的傳導(dǎo)，輻射干擾，具備優(yōu)良EMC特性。
（3）輸出電壓變化率(du/dt)低，減少對(duì)電機(jī)絕緣的損壞
降低施加在電軸上的沖擊電壓，有效保護(hù)電機(jī)絕緣;緩解軸電流對(duì)電機(jī)軸承的電腐蝕，延長(zhǎng)電機(jī)壽命;降低了系統(tǒng)漏電流，系統(tǒng)運(yùn)行安全，可靠。
3.2 DP控制方案
配置EC-TX103通訊卡，將變頻器連接到PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)。在PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)上，變頻器為從屬設(shè)備。通過(guò)EC-TX103通訊卡，可以完成如下功能：
* 向變頻器發(fā)出控制命令（啟動(dòng)、停止、故障）。
* 給變頻器發(fā)送速度或轉(zhuǎn)矩給定信號(hào)。
* 從變頻器中讀取狀態(tài)值和實(shí)際值。
* 修改變頻器參數(shù)值。
PROFIBUS-DP總線允許主站和變頻器設(shè)備之間進(jìn)行快速的數(shù)據(jù)交換。PROFIBUS周期性傳輸報(bào)文，報(bào)文采用16個(gè)字傳輸。通訊報(bào)文的PZD區(qū)為控制和檢測(cè)變頻器而設(shè)計(jì)。
例如1號(hào)變頻器PZD地址PLC內(nèi)為200~211，變頻器PZD2設(shè)置為輸出電流，讀取PIW202即可讀取變頻器電流。
3.3 變頻器選型
結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，我司選型如下：
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型號(hào) |
額定輸出功率（KW） |
額定電壓（KV） |
額定輸出電流（A） |
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GD3000-11-630G-12 |
630 |
1.14 |
395 |
4.1 現(xiàn)場(chǎng)使用效果
* 鮑店煤礦四套變頻器使用我司GD3000系列產(chǎn)品，現(xiàn)已調(diào)試完畢，運(yùn)行安全可靠。
* 從運(yùn)行測(cè)試效果來(lái)看，使用變頻調(diào)速后，徹底實(shí)現(xiàn)了皮帶輸送機(jī)的軟起、軟停運(yùn)行方式，大大提高了系統(tǒng)的功率因數(shù)和系統(tǒng)效率；
* 系統(tǒng)可以根據(jù)負(fù)載變化情況自動(dòng)調(diào)整輸出頻率和輸出力矩，改變了以前電機(jī)工頻恒速運(yùn)行的模式，在很大程度上節(jié)約了電力能源；
* 同原來(lái)的繼電器保護(hù)比較，保護(hù)功能更多，更靈敏，大大加強(qiáng)了對(duì)電動(dòng)機(jī)的保護(hù)；
* 完善地解決了多臺(tái)電機(jī)地同步輸出問(wèn)題；
* 液力耦合器的退出更大地節(jié)約了設(shè)備的維護(hù)和維修費(fèi)用。
* 在投入運(yùn)行至今，系統(tǒng)可靠性高，操作簡(jiǎn)單，且能夠與礦井自動(dòng)化系統(tǒng)相接，提高了生產(chǎn)效率。
4.2 現(xiàn)場(chǎng)照片
現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)設(shè)備運(yùn)行波形
圖5 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控（生產(chǎn)班載煤皮帶）4臺(tái)變頻器電流比較穩(wěn)定
4.3 結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，GD3000系列中壓變頻器驅(qū)動(dòng)異步電機(jī)電機(jī)完全滿足煤礦井下皮帶機(jī)系統(tǒng)負(fù)載控制要求，在皮帶機(jī)應(yīng)用中表現(xiàn)出很好的調(diào)速性能、高可靠性、高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、良好的功率平衡、極低的維護(hù)量和維護(hù)成本等優(yōu)勢(shì)，提高了煤礦井下運(yùn)輸系統(tǒng)的自動(dòng)化程度。同時(shí)在國(guó)家大力提倡節(jié)能減排的大環(huán)境中,大力推進(jìn)變頻器在皮帶機(jī)上的應(yīng)用具有積極的社會(huì)意義和現(xiàn)實(shí)意義。
參考文獻(xiàn)：
[1] 《GD3000變頻器產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)》深圳市英威騰電氣股份有限公司
