礦用隔爆兼本安型變頻器結(jié)構(gòu)設(shè)計

陳培培　郭愛芹

摘 要：隨著我國社會水平的提升，經(jīng)濟(jì)步伐的推進(jìn)，我國的煤礦事業(yè)也在這個過程中得到了較大的發(fā)展。目前，變頻器已經(jīng)較為廣泛的應(yīng)用到了我國的煤礦生產(chǎn)中，在本文中，將就礦用隔爆兼本安型變頻器結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行一定的研究與分析。

關(guān)鍵詞：礦用隔爆兼本安型；變頻器；結(jié)構(gòu)設(shè)計

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.23.009

1 引言

目前，礦井綜采工作面一般都以1140V作為主導(dǎo)電壓，并以多機(jī)驅(qū)動的方式對以往單機(jī)拖動方式進(jìn)行了取代，起動方式有雙速電機(jī)以及調(diào)壓軟啟動器等。對于這部分設(shè)備來說，當(dāng)其處于重載狀態(tài)時，則很難實(shí)現(xiàn)設(shè)備啟動以及功率平衡調(diào)節(jié)等功能。在這種情況下，通過變頻技術(shù)的應(yīng)用則能夠?qū)ι鲜鰡栴}進(jìn)行較好的解決，在本文中，將以某煤礦實(shí)例對礦用隔爆兼本安型變頻器進(jìn)行設(shè)計，以此實(shí)現(xiàn)乳化油泵、帶式輸送機(jī)等設(shè)備的變頻調(diào)速控制功能。

2 研究內(nèi)容與設(shè)計難點(diǎn)

經(jīng)過對研究內(nèi)容與實(shí)際情況的分析，該變頻器研究主要有以下設(shè)計難點(diǎn)：

第一，功率器件驅(qū)動。在本變頻器中，功率器選擇了英飛凌公司1200A、3300V IGBT，驅(qū)動為CONCEPT公司的新型驅(qū)動，將ABB變頻控制技術(shù)與大功率模塊驅(qū)動技術(shù)進(jìn)行了較好的結(jié)合，對變頻器性能具有著十分積極的提升作用；第二，功率器件散熱方式。通過寬水道曲路以及開放式水冷方式的設(shè)計，能夠在增加導(dǎo)率的同時有效的避免水道在應(yīng)用過程中出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。水垢主要是由鎂鹽與鈣鹽組成的，其會隨著溫度的提升而獲得更低的溶解度。在本裝置中，水溫會一直處于50℃以內(nèi)，以此在使結(jié)垢量大大降低的基礎(chǔ)上有效避免了水道堵塞情況的出現(xiàn)；第三，直接轉(zhuǎn)矩控制。本裝置使用了直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)，該種技術(shù)目前已經(jīng)在很多企業(yè)的中壓、低壓變頻產(chǎn)品中得到了應(yīng)用，具有著較好的低速大轉(zhuǎn)矩特點(diǎn)；第四，整流電路。本裝置對六脈波整流技術(shù)進(jìn)行了應(yīng)用，能夠在降低器件功率的基礎(chǔ)上降低其可能對電網(wǎng)所產(chǎn)生的干擾；第五，整機(jī)散熱方式。整機(jī)散熱方面，其主要是來自功率電抗器與IGBT。

3 礦用隔爆兼本安型變頻器結(jié)構(gòu)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)設(shè)計

該裝置主要設(shè)計如下：第一，其使用了ABB公司原裝控制主板，具有著ACS800整個系列變頻器所具有的全部功能；第二，使用了TDC直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)，能夠在0速啟動，且最大啟動轉(zhuǎn)矩高于220%電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩；第三，使用了英飛凌IGBT逆變功率元件，不僅具有著更高的安全系數(shù)，且能夠在120%的狀態(tài)下運(yùn)行而不產(chǎn)生損壞，且能夠根據(jù)實(shí)際電機(jī)功率大小對變頻器進(jìn)行選擇，對于以往必須高于功率選擇變頻器的情況進(jìn)行了較好的轉(zhuǎn)變；第四，輸出電纜最大長度550m，同以往類似產(chǎn)品相比在電纜長度上具有著非常大的提升，并因此使其能夠在刮板數(shù)據(jù)收集以及膠帶等位置進(jìn)行應(yīng)用，能夠良好的實(shí)現(xiàn)輸送機(jī)調(diào)速運(yùn)行以及變頻軟起等功能；第五，該變頻器能夠組成最長5km的聯(lián)臺控制系統(tǒng)，以此對功率平衡調(diào)節(jié)以及多機(jī)程序控制進(jìn)行了良好的實(shí)現(xiàn)；第六，具有動態(tài)脫并機(jī)功能，能在同一時間由多個設(shè)備對一臺輸送機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，而當(dāng)輸送器啟動運(yùn)行之后，系統(tǒng)則會根據(jù)該設(shè)備的實(shí)際負(fù)荷情況對其實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)拿摬C(jī)控制，具有著更好的節(jié)能特征；第七，具有過電壓、缺相、過載、短路、接地、漏電等多種保護(hù)功能；第八，配備有彩色液晶顯示屏，能夠?qū)ο到y(tǒng)運(yùn)行過程中的實(shí)時參數(shù)、故障信息進(jìn)行體現(xiàn)，且能夠根據(jù)需求對設(shè)備運(yùn)行的歷史記錄進(jìn)行查詢；第九，軟件功能非常強(qiáng)大，通過對不同應(yīng)用宏的選取能夠?qū)Σ煌愋偷脑O(shè)備進(jìn)行調(diào)速控制，且能夠以軟件的形式對參數(shù)進(jìn)行讀取、選擇；第十，配備有多種類型的通訊接口，能夠在實(shí)現(xiàn)不同通訊協(xié)議匹配的基礎(chǔ)上更好的同礦井系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對接，以此對遠(yuǎn)程控制功能進(jìn)行實(shí)現(xiàn)；第十一，具有模擬量檢測與數(shù)據(jù)量控制接口，更好的對輔助設(shè)備進(jìn)行檢測與控制。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3.2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

該大功率防爆變頻機(jī)具有著節(jié)能效果好、維護(hù)方便、調(diào)速范圍大以及運(yùn)行安全可靠等特點(diǎn)，非常適合應(yīng)用在井下刮板輸送機(jī)、乳化液泵以及井下帶式輸送機(jī)等設(shè)備之中，以此實(shí)現(xiàn)功率平衡以及大轉(zhuǎn)矩零速啟動等功能。同時，其通過標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場總線通信鏈的應(yīng)用將設(shè)備實(shí)時參數(shù)與運(yùn)行狀態(tài)及時的傳輸給地面調(diào)度中心，并通過該調(diào)度中心操作方式的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)設(shè)定、生產(chǎn)運(yùn)行統(tǒng)計以及起停車操作等功能，有效的提升了相關(guān)工作的自動化水平。具體來說，其在應(yīng)用后主要從以下幾個方面體現(xiàn)出了應(yīng)用優(yōu)勢以及經(jīng)濟(jì)效益：第一，在使用該變頻裝置后，功率因數(shù)平均達(dá)到了0.95，有效對設(shè)備的無功功耗進(jìn)行了降低；第二，在該裝置應(yīng)用之后，減速器同電機(jī)能夠以直接的方式實(shí)現(xiàn)聯(lián)接，在對液力偶合器進(jìn)行取出后可獲得8%左右的傳遞效率提升；第三，多電機(jī)驅(qū)動設(shè)備在使用該調(diào)速裝置后，變頻器則由于其所具有的動態(tài)脫、并機(jī)功能則能夠在實(shí)際運(yùn)行過程中根據(jù)設(shè)備負(fù)荷情況進(jìn)行脫、并機(jī)的控制，具有著更好的節(jié)能特點(diǎn)；第四，通過變頻調(diào)速裝置的使用對乳化液泵進(jìn)行控制，在對原有管路沖擊以及壓力波動問題進(jìn)行良好解決的基礎(chǔ)上降低了高壓管件在運(yùn)行過程中所產(chǎn)生損耗，具有更為經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行特點(diǎn)。

4 結(jié)束語

在上文中，我們對礦用隔爆兼本安型變頻器結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行了一定的研究與分析，經(jīng)過生產(chǎn)投入使用之后獲得了較好的應(yīng)用效果，具有較好的研究應(yīng)用價值。

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