煤粉塵環(huán)境5t抓斗天車變頻拖動(dòng)改造

郭瑾

摘 要：本文對(duì)5t輸煤抓斗行車?yán)@線電機(jī)調(diào)速拖動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行變頻調(diào)速改造；對(duì)專門開發(fā)：聯(lián)動(dòng)控制臺(tái)、防塵變頻器柜、制動(dòng)電阻；對(duì)速度指令、拖動(dòng)機(jī)構(gòu)同步、抗瞬時(shí)沖擊、抱閘檢查、防塵與散熱；安全配置等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行探討，簡介變頻電機(jī)的應(yīng)用，對(duì)類似的變頻拖動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：聯(lián)動(dòng)控制臺(tái)；防塵變頻器柜；制動(dòng)電阻

中圖分類號(hào)：TH215 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）09-0073-01

1 概述

天車改造前，拖動(dòng)系統(tǒng)所采用的是繞線電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子切換電阻的調(diào)速方式。多年的運(yùn)行情況表明：傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和電氣系統(tǒng)的故障率高、維護(hù)工作量大。原系統(tǒng)存在的問題：

（1）天車作時(shí)震動(dòng)大。改造前，天車5臺(tái)電機(jī)均是繞線電機(jī)串聯(lián)電阻調(diào)速，特點(diǎn)是低速特性軟，加速性和減速時(shí)牽阻制動(dòng)性能差。重車走位或提升物料需要低速運(yùn)行時(shí)，因轉(zhuǎn)矩不足、反應(yīng)緩慢而被迫拉高檔加力，當(dāng)需要及時(shí)停車時(shí)速度又過快，被迫采取停車施加抱閘制動(dòng)的緊急剎車方法控制速度或定位，使天車產(chǎn)生很大的震動(dòng)沖擊。（2）鋼絲使用繩壽命短?，F(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)：天車取物料時(shí)，抓斗全開并位于料堆上，開閉鋼絲繩牽引抓斗取料并使抓斗關(guān)閉，此時(shí)需要反復(fù)啟停升降電機(jī)，調(diào)節(jié)升降鋼絲繩，避免鋼絲繩松垂而脫離與抓斗滑輪的張緊接觸，若操作不當(dāng)，容易發(fā)生漏料和機(jī)構(gòu)過載，以致頻繁拉斷鋼繩，嚴(yán)重時(shí)鋼絲繩只能使用不到一周。（3）接觸器使用壽命短繞線電機(jī)的調(diào)速是通過接觸器切換接入轉(zhuǎn)子回路的電阻實(shí)現(xiàn)的。接觸器的使用壽命與開閉電流、動(dòng)作頻率和震動(dòng)有關(guān)。震動(dòng)來自接觸器數(shù)量多、體積大、頻繁動(dòng)作時(shí)自身震動(dòng)、安裝方式、柜體剛度和天車高速啟動(dòng)快速停車時(shí)的大震動(dòng)沖擊。（4）小車電機(jī)調(diào)速電阻損壞率高。輸煤抓斗天車起步、走位、取料、提升、降斗、放料都離不開低速運(yùn)行。（5）抱閘使用壽命短。抱閘壽命是工作時(shí)間與剎車箍線速度的函數(shù)，天車運(yùn)行時(shí)啟停頻繁，經(jīng)常高速制動(dòng)，長期處于這種工況的抱閘壽命較短。長時(shí)間運(yùn)行，必然使抱閘壽命縮短。（6）人機(jī)功效差勞動(dòng)強(qiáng)度大。抓斗天車需要開閉和升降機(jī)構(gòu)協(xié)同配合才能完成取料和放料的工作，同時(shí)需要強(qiáng)調(diào)人機(jī)功效，稍不注意就發(fā)生沉斗和漏料。工作勞動(dòng)強(qiáng)度大，對(duì)司機(jī)要求高。（7）電氣設(shè)備防護(hù)等級(jí)低。輸煤抓斗天車的工作環(huán)境較差，煤粉塵聚集嚴(yán)重。磁力屏、安全屏、端子箱防護(hù)等級(jí)較低。曾經(jīng)發(fā)生電弧引燃煤粉燒毀配電柜和電纜的事故。（8）技術(shù)落后繞線電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)落后面臨淘汰。

2 變頻拖動(dòng)改造

2.1 聯(lián)動(dòng)控制臺(tái)

聯(lián)動(dòng)控制臺(tái)是天車的控制中心，研發(fā)時(shí)綜合考慮輸煤橋抓的運(yùn)行環(huán)境、操作習(xí)慣、人機(jī)功效、保持聯(lián)動(dòng)控制臺(tái)的結(jié)構(gòu)和操作方式與原來基本相同，集中研發(fā)速度指令裝置。變頻器的速度指令主要有：脈沖、離散量和模擬量，對(duì)離散量和模擬量兩種速度基準(zhǔn)值進(jìn)行實(shí)驗(yàn)比對(duì)。制作了這兩種形式的聯(lián)動(dòng)控制臺(tái)進(jìn)行了8個(gè)月的操縱實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過219天（2010/1/1-2010/8/8）的實(shí)驗(yàn)對(duì)比，預(yù)設(shè)速度指令方式的主要優(yōu)點(diǎn)是：部件加工簡單；機(jī)構(gòu)的制造技術(shù)成熟、穩(wěn)定可靠；符合司機(jī)傳統(tǒng)操作習(xí)慣；觸點(diǎn)元件質(zhì)量好、價(jià)格低；系統(tǒng)同步性好、抗干擾強(qiáng)。較好的控制靈敏度和精度。

2.2 變頻器柜

（1）抗沖擊電抗器。實(shí)際運(yùn)行中，開閉和升降機(jī)構(gòu)經(jīng)常發(fā)生沖擊過載和運(yùn)行過載，經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，摸索出應(yīng)用抗沖擊電抗器的方法。采用RA公司推薦的計(jì)算程序并結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出電抗器阻抗為1.2mH，連續(xù)工作電流45A。這一參數(shù)值可以較好地吸收沖擊過載和運(yùn)行過載，并且對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)矩和動(dòng)態(tài)制動(dòng)力矩?zé)o明顯影響。（2）動(dòng)態(tài)制動(dòng)。抓斗天車工作時(shí)，電機(jī)會(huì)頻繁地在電動(dòng)機(jī)狀態(tài)和發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)間轉(zhuǎn)換。天車減速以及抓斗下降時(shí)，電機(jī)將輸出再生能量，使變頻器直流母線電壓升高，產(chǎn)生過電壓跳閘。解決辦法是采用逆變器將再生能量回饋電網(wǎng)或采用電阻吸收再生能量。（3）速度控制。根據(jù)天車的安全規(guī)范要求，拖動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)設(shè)置限位開關(guān)，在提升回路（Run Fowd）接有限位開關(guān)為拖動(dòng)機(jī)構(gòu)提供限位保護(hù)。經(jīng)過5年的運(yùn)行考核證明，在各種工況條件下，開環(huán)控制系統(tǒng)均沒有出現(xiàn)沉斗、漏料、溜車的現(xiàn)象。系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠、響應(yīng)速度快、動(dòng)作準(zhǔn)確敏捷，能滿足輸煤工藝的要求。（4）電機(jī)及參數(shù)設(shè)置。升降電動(dòng)機(jī)采用YZP系列冶金及起重用變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)，用于驅(qū)動(dòng)各種型式的起重機(jī)械及其他類似設(shè)備的專用產(chǎn)品。（5）變頻器的選擇及起重機(jī)參數(shù)設(shè)置。起重機(jī)所用的變頻器必須是高性能的，對(duì)可靠性和安全功能要求較高。PowerFlex 700B系列變頻器，內(nèi)置有起重機(jī)專用參數(shù)，正確設(shè)置調(diào)整參數(shù)是關(guān)鍵。（6）防塵與散熱。PowerFlex 700B系列變頻器防護(hù)等級(jí)為IP20，干煤庫的煤粉塵聚集嚴(yán)重、溫度濕度變化大，變頻器柜的防護(hù)等級(jí)不應(yīng)低于IP67。經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，設(shè)計(jì)了內(nèi)循環(huán)制冷型變頻器柜。

3 結(jié)語

采用高性能變頻器拖動(dòng)技術(shù)，結(jié)合人機(jī)功效設(shè)計(jì)了6擋調(diào)速的升降/開閉機(jī)構(gòu)和5擋調(diào)速大車/小車行走機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)控制臺(tái)?？箾_擊電抗器配合變頻器下垂控制功能解決了抓斗2機(jī)構(gòu)同步及各種沖擊過載的問題。設(shè)計(jì)了具備IP67防護(hù)等級(jí)和高效散熱能力的變頻器柜，安裝了質(zhì)量可靠的動(dòng)態(tài)制動(dòng)電阻和抗沖擊電抗器并應(yīng)用PowerFlex700B系列變頻器內(nèi)置的起重機(jī)參數(shù)和安全功能進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化，穩(wěn)定性大大提高。經(jīng)過5年連續(xù)運(yùn)行考核各子系統(tǒng)部件性能過關(guān)，對(duì)類似應(yīng)用有一定的參考價(jià)值。