SIEMENSSE变频器在煤矿井下有防爆要求的提升机上的应用

RAutomationandDriveseferenceRE

6SE70变频器在煤矿井下有防爆要求的提升机上的应用

LUOJING

LOJ0603

1.井下煤矿提升机变频调速改造煤矿提升绞车以前通常采用绕线式电动机作为主驱动，用于提升或下降重物，具有典型的位能负载特性，是煤矿的通用设备,但有以下问题导致必须改造。A）由于启动及调速等方面的需要，通常都是在线绕式电动机的转子回路串接电阻，来改变电机的输出转矩，从而降低电机启动电流，以实现小范围的转差变速，去适应负载的突变持性。并实现电动机的分级调整。这种控制方式带来如下弊端：转子回路串接电阻，消耗电能，造成能源浪费。B）电阻分级切换，实现有级调速，设备运行不平稳，引起电气及机械冲击。低速转矩小，转差功率大，启动电流和换档电流冲击大，中高速运行振动大，制动不安全不可靠，对再生能量处理不力，斜井提升机运行中调速不连续，容易掉道，故障率高。矿用生产是24小时连续作业，即使短时间的停机维修也会给生产带来很大损失。矿用绞车绕线电机改用变频调速方式后，系统具有一定的节电效果，更重要的是具有柔性化控制，使系统的性能大大提高和机械部份寿命延长，使用变频调速也有良好的节能效果,但同时必须考虑变频器的防爆功能。C）再生发电时，机械能回馈电网，造成电网功率因数低。尤其在供电馈线较长的应用场合，会加大变压器、供电线路等方面的投资。D）接触器频繁投切，电弧烧伤触点，影响接触器的使用寿命，设备维修成本较高。E）绕线电动机滑环存在的接触不良问题，容易引起设备的事故。

2.客户信息:

上海申地自动化科技有限公司专业从事矿山传动电气和自动化控制系统及其配套技术的研究和开发，并销售申地科技自身研发生产的矿用防爆传动电气产品.申地科技研制生产的系列矿用防爆变频器已取得了两项国家专利:ZL03228606.6、ZL200420019839.1.

申地科技的产品已经在山西、山东、安徽、河北、河南、江苏、江西、贵州、黑龙江、宁夏等大中型煤炭生产企业得到良好的应用.申地科技矿用隔爆兼本质安全型交流变频器项目经国家科技查新单位检索与国内外同类产品比较，具有创新性、先进性、达到了同类产品的国际先进水平.产品主要用于煤矿井下或露天矿山、港口码头、选煤厂、发电厂等大负荷恶劣环境中运输设备的软起动、软停车和运行过程控制，即用于煤矿井下带式输送机、刮板运输机、给煤机、风机、局扇、水泵及油泵等设备的控制.

3.井下提升机控制示意图:

1.依据提升机功率和系统的要求,目前已用以下三种方案:6脉动整流,单机传动(谐波较高,价格便宜),变频器比电机功率大一档电机(不带ENCODER)逆变器整流回馈6脉动整流,二台或四台多机传动,直流共母线方案,SIMOLINK同步控制,电机(不带ENCODER)逆变器整流回馈四台驱动较少应用变频器比电机功率大一档

1.依据提升机功率和系统的要求,目前已用以下三种方案:AFE整流,单机传动(谐波低,价格贵)电机(不带ENCODER)逆变器AFE整流单元变频器比电机功率大一档

1.依据提升机功率和系统的要求,目前已用以下三种方案:

2.矿井提升机的变频调速工作原理(以单机整流回馈为例):矿用提升机变频调速系统的原理如图所示，该设备为交－直－交电压型变频调速系统,该系统的运行过程主要分为两个过程：（A）绞车电机作为电动机的过程，即正常的逆变过程。该过程主要由整流、滤波和正常逆变三大部分组成。其中正常逆变过程是其核心部分，它改变电机定子的供电频率，从而改变输出电压，起到调速作用。（B）绞车电机作为发电机的过程，回馈能量直接回电网。该过程主要由整流、回馈逆变和输出滤波三部分组成。其中该部分的整流是由正常逆变部分中IGBT的续流二极管完成。电解电容的主要作用是为回馈逆变部分提供一个稳定的电压源，保证逆变部分运行更可靠。回馈逆变部分是整个回馈过程的核心部分，变频器对输入电源的实时相位、电网电压波动幅值检测，实现回馈逆变输出电压相位与电网电压相位的一致。

3.变频器的特定功能:6SE70内置标准的专用的提升功能,用于煤矿的井下提升,即保证不会溜车,又简化调试工作.

4.具备防爆功能的变频柜:由于变频器本身无防爆功能,必须安装在有防爆认证的控制柜内.由于控制柜的安装空间和防爆要求特点,变频器内部硬件必须改造(不同功率,变频器的尺寸不同,可能改造的元件和位置不同).

►散热器,取消IGBT本身散热器,安装外散热管

►IGBT重新安装和布置►PMU从防爆柜内引出,便于监视

►变频器能在柜门上就地操作►由于空间原因,改装变频器的内部结构5.具备防爆功能的变频器改造点如下:

A.防爆变频器就地操作面板的引出和I/O控制开关B.防爆变频器---拆掉IGBT本身散热器,改用散热管C.防爆变频器---拆除冷却风机和散热器D.重新装配的IGBT(去掉本身的散热器)和辅助专用工具,导热硅脂等E.由于防爆柜内空间限制,改装铜排,予充电电阻等元件改装的予充电电阻位置予充电电阻专用散热器E.由于防爆柜内空间限制,改装铜排,予充电电阻等元件改装的三相动力输出接线位置F.由于防爆柜内空间限制,改装铜排,予充电电阻等元件G.某功率的6SE70用于防爆场合的改造后的照片6SE70工程型变频器的主要特点:1.有多种控制方案供用户选择,如单/多机,整流/逆变等2.功能强大如内置专用提升功能3.扩展灵活如DP,SIMOLINK4.内部元件结构清晰,方便专业用户拆装由于6SE70工程型变频器本身不具备防爆功能,而煤矿井下提升设备改造市场相当大.昆山申地公司按煤矿行业防爆要求自己研制防爆柜.且将变频器改造后安装在柜内.通过了国家相关机构的检测和认证.

一.目前改造后的变频器实际应用遇到的问题.1.IGBT坏(较多)2.整流单元输出(较少)3.平衡电阻炸(较少)4.上电后CUVC板抱F011故障(内部24V接反或CUVC板本身问题)对于上述问题,主要是用户对拆装变频器不规范导致,如IGBT安装不平且导热硅较差,导致IGBT过热或损坏.目前我们已安排用户到SEDL参观和学习正规的安装流程和注意事项.

3.当速度高时,出现F028故障:某一路整流单元有问题,在低速时能正常工作.高速时无输出即出现F028.

4.主从控制不平衡:某些矿井提升机较大,驱动装载须二台或三台同时控制,此时需主从控制,速度同步和负荷分配.由于优化没做出现电流不平衡.

二.目前改造后变频器实际应用的技术问题.

1.优化过不去:由于某些整流单元拆去铜排,用电缆代替,当电缆较长,即出现此问题.我们只能手动设电感,电容参数.

2.控制电源合闸出现F011:由于内部控制电源DC24V接反.IGD电源也接反,导致此问题.1.VACON:初期用到较多,但服务,维修等无