變頻調(diào)速在發(fā)電廠翻車機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用

李 鵬，付連兵

（1.華電維坊發(fā)電有限公司，山東 濰坊 261204；2.山東電力建設(shè)第二工程公司，山東 濟(jì)南 250100）

0 引言

華電濰坊發(fā)電有限公司翻車機(jī)系統(tǒng)是由武漢電力設(shè)備廠生產(chǎn)的單車O型翻車機(jī)，系統(tǒng)由重調(diào)機(jī)、翻車機(jī)、遷車臺機(jī)及空牛四部分組成，設(shè)計(jì)卸煤能力為14節(jié)/h。其中重調(diào)機(jī)由5臺繞線式電機(jī)牽引一列重車，翻車機(jī)由4臺繞線式電機(jī)驅(qū)動翻車機(jī)，重車翻轉(zhuǎn)后將煤卸入下部煤斗，遷車臺由1臺繞線式電機(jī)將翻車機(jī)翻卸后的空車廂從重車線移至空車線，推車器由1臺繞線式電機(jī)將遷車臺上的空車廂推出遷車臺，空牛由1臺繞線式電機(jī)將整列空車推離遷車臺。

1 翻車機(jī)電氣系統(tǒng)存在的主要問題

1.1 重調(diào)機(jī)

重調(diào)機(jī)采用普通繞線電機(jī)串電阻的啟動方式，只有在啟動時能減小起動電流，在正常運(yùn)行過程中轉(zhuǎn)速是額定轉(zhuǎn)速，即重調(diào)機(jī)在運(yùn)行過程中無法實(shí)現(xiàn)調(diào)速，當(dāng)其接車和定位時必然對車廂車鉤、軌道及重調(diào)機(jī)本身造成很大機(jī)械沖擊，容易造成電機(jī)燒壞、減速機(jī)損壞等事故隱患。

1.2 翻車機(jī)

翻車機(jī)采用普通繞線電機(jī)串電阻的啟動、主輔電機(jī)切換控制方式，工藝要求翻車機(jī)由副電機(jī)驅(qū)動，翻至30°附近時轉(zhuǎn)換為主電機(jī)驅(qū)動，翻車機(jī)在旋轉(zhuǎn)至165°附近時停止。在旋轉(zhuǎn)回零停止后靠慣性減速并準(zhǔn)確對軌，整個翻車過程只有兩個速度，全程無平滑調(diào)速對位，導(dǎo)致翻轉(zhuǎn)過程可控性降低，速度變化不平穩(wěn)，延長了翻車機(jī)單機(jī)作業(yè)時間。另外，翻車機(jī)對對位精度要求很高，但是翻車過程中無調(diào)速控制，靠慣性減速對位可靠性大大降低，零位對軌不準(zhǔn)可能造成車廂出軌。零位及165°越位可能造成減速機(jī)沖擊損壞、沖擊損壞機(jī)械止檔等。

1.3 遷車臺

生產(chǎn)工藝要求遷車臺在重車線和空車線處準(zhǔn)確對軌。因此遷車臺對走行的調(diào)速要求非常高，減速必須平滑，定位必須準(zhǔn)確。原設(shè)計(jì)采用繞線電機(jī)串電阻啟動，遷車臺整個行走過程中無調(diào)速，靠慣性減速對位，對位精度較低，對軌不準(zhǔn)和起制動不平穩(wěn)都可能造成車廂脫軌。在啟動和停止過程中慣性較大，對機(jī)械沖擊很大。

1.4 空牛

空牛采用普通繞線電機(jī)串電阻的啟動方式，空牛在整個行走過程中額定轉(zhuǎn)速，即空牛在運(yùn)行過程中無法實(shí)現(xiàn)調(diào)速，當(dāng)其推車和停止時必然對車廂車鉤、軌道及推車機(jī)本身造成很大機(jī)械沖擊，從而造成車廂脫軌等重大事故隱患。

翻車機(jī)系統(tǒng)投運(yùn)以來，多次發(fā)生對軌不正、電機(jī)及減速機(jī)損壞、鋼絲繩拉斷等事故。2004年西線翻車機(jī)因零度越位造成了兩臺減速機(jī)損壞，推車機(jī)對整列車的沖擊造成軌道地基出現(xiàn)裂紋及變形3次。

2 系統(tǒng)改造

2.1 變頻調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)

新型全數(shù)字矢量型變頻器從根本上克服了原翻車機(jī)系統(tǒng)無調(diào)速缺點(diǎn)，全數(shù)字量給定，高精度、高穩(wěn)定性，功率部分采用目前已成熟的IGBT元件，具有開關(guān)頻率高（輸出PWM波形更好）、對外干擾小、控制功率小的特點(diǎn)，還具有智能保護(hù)功能，耐過電壓及過電流能力強(qiáng)。采用矢量控制，運(yùn)算精度高，控制方式靈活，可以設(shè)定多組控制參數(shù)并在運(yùn)行中切換，更好地滿足工藝要求，提高工作效率，縮短作業(yè)周期。

圖1 變頻調(diào)速原理

2.2 改造內(nèi)容及實(shí)施

重調(diào)機(jī)由1臺AB 336 kW 1336F型變頻器驅(qū)動5臺重調(diào)機(jī)電機(jī)，同時對電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組進(jìn)行短接。為了保證重調(diào)機(jī)準(zhǔn)確定位，重調(diào)機(jī)落臂以后低速（15 Hz）撞擊重列進(jìn)行接車，掛鉤后加速（40Hz），在到達(dá)摘鉤位之前減速（15 Hz）進(jìn)行定位，摘鉤后加速（30 Hz），在到達(dá)翻車機(jī)內(nèi)定位之前減速（15 Hz）進(jìn)行定位，提空銷后加速（30 Hz），抬臂位之前減速停止，抬臂后高速返回（50 Hz），在到落臂位之前減速（30 Hz），減速停止落臂。用此工藝后提高了重調(diào)機(jī)定位精度，全程速度可控，實(shí)現(xiàn)了低速接車，在與整列車聯(lián)掛時將機(jī)械沖擊降低到可接受的程度，避免對機(jī)械和軌道基礎(chǔ)的損害，高速返回原位時可準(zhǔn)確定位。

翻車機(jī)。對翻車機(jī)采用2臺AB 55 kW POWER 700型變頻器驅(qū)動2臺電機(jī)，同時對主電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組進(jìn)行短接，拆除副電機(jī)。改造后，電機(jī)啟動平滑，實(shí)現(xiàn)S曲線起制動，無加速度突變，使翻車機(jī)運(yùn)行更加平穩(wěn)，對軌準(zhǔn)確。變頻調(diào)速從根本上克服了翻車機(jī)無調(diào)速的缺點(diǎn)，由于變頻系統(tǒng)的制動轉(zhuǎn)矩大，穩(wěn)定性好，可縮短減速時間，單機(jī)作業(yè)周期由原來的130 s縮短為100 s。

遷車臺。采用1臺AB 22 kW POWER 700型變頻器驅(qū)動2臺牽車臺電機(jī)，同時對電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組進(jìn)行短接。改造后，提高了遷車臺運(yùn)行的動態(tài)性能及對軌精度，使空車線及重車線對軌準(zhǔn)確。同時為了提高作業(yè)效率，向空車線前進(jìn)頻率設(shè)定為45 Hz，向重車線返回頻率設(shè)定為55 Hz，使單機(jī)作業(yè)周期從 26 s縮短到 22 s。

3 結(jié)語

經(jīng)過變頻調(diào)速改造，解決了原系統(tǒng)存在的諸多問題，減少了事故隱患，設(shè)備啟動平滑，制動平穩(wěn)，通過對控制部分的優(yōu)化設(shè)計(jì)，使翻車機(jī)運(yùn)行的安全可靠性大大提高，調(diào)速系統(tǒng)故障率從2005年占總故障率的55%降低到了2007年的2%，減小了維護(hù)量，降低了維護(hù)費(fèi)用。

通過對PLC軟件的最優(yōu)化設(shè)計(jì)，在嚴(yán)格遵守翻車機(jī)卸車線工藝過程的前提下，最大限度地提高了卸車效率，每節(jié)列車的卸車時間從原來的240 s縮短到了200 s。