林华藩

(福建能源集团永安煤业有限责任公司京东煤矿,福建三明 366102)

变频调速技术在矿用架线式电机车上的应用研究

林华藩

(福建能源集团永安煤业有限责任公司京东煤矿,福建三明 366102)

电机车运输是矿井运输中极为重要的部分,广泛用于矿山地面及井下运输,是矿井水平巷道长距离运输的主要方式。随着科学技术的迅速发展,传统的电阻降压式调速电机车已不能满足现代矿井的生产需要,而采用先进的变频调速技术应用在矿用架线式电机车上,不仅能实现转速电流双闭环的高性能调速,而且还能减少电机车的维护工作量,可靠性高,节电率高,运行平稳,故障少,因此说在煤矿企业的运输中具有非常好的应用和推广价值。

架线式电机车 变频调速 应用 研究

架线电机车是实现矿山运输机械化的牵引电气设备之一,目前国内大多数以直流电动机作为牵引电动机,一般采用其串电阻调速方式。这种调速方式的共同缺点是都采用直流电动机,其致命弱点是换向器和电刷的存在,使电动机容易损坏,增加了系统的维修量。因此,要解决架线式电机车固有的弊病,只有将直流牵引电动机改用交流牵引电动机,并将驱动方式改为变频调速方式。随着科学技术的提升,交流变频调速系统越来越多的被应用到矿用电机车中。

1 矿用架线式电机车

电机车运输是矿井运输中极为重要的部分,广泛用于矿山地面及井下运输,是矿井水平巷道长距离运输的主要方式。机车在轨道上运行,它的牵引力不仅受牵引电机车功率的限制,还受车轮与轨面间的摩擦制约。运输轨道的坡度一般为千分之三,局部坡度不能超过千分之三十。

1.1 矿用架线式电机车组成

架线式电机车由两部分组成:列车,由电机车和所牵引的矿车组成;供电设备,由牵引电网与牵引用变流室组成。牵引电网是架空接触线和轨道随遇向架线式电机车供应电能的网络,由馈电电缆、回电电缆、架空接触线和轨道四部分组成。牵引变流室内安装有交流变流设备、专用变压器、直流配电设备等。牵引变流室一般与井底车场电流所在一起或在其附近的专用硐室内。

1.2 矿用架线式电机车的工作原理

架线式电机车的供电方式为:交流电在变流室整流后,正极接在架空线上,负极接在轨道上。架空线是沿运行轨道上空架设的裸导线,机车上的受电弓与架空线接触,将电流引入车内,经车上的控制器控制牵引电动机运转,从而带动电机车及矿车运行。电流经轨道流回。因此,架线式电机车的轨道必须按电流回路的要求接通。

2 组成变频调速交流电机车的硬件以及操作原理

2.1 组成变频调速交流电机车的硬件

要求通过系统和复杂的控制功能使直流电转为一交一直变频三相交流电,像是选用单片机,在系统当中进行安装以体现控制元件的作用,进而检测系统,还要求安装好一系列电路,这涵盖检测、辐合,接口等。

2.2 变频调速交流电机车的操作原理

交流变频架线电机车可以实施全速度地控制,工作者借助操作调速手柄到指定的地方,电机就能够根据需要的频率进行工作。在架线电机车上应用变频调速技术,能够大大地降低电机工作的惯性,它具备十分显著的优势,一方面是借助调速手柄来调节速度频率,这样闸瓦可以大大地降低磨损率,另一方面是在应用的过程中能够结合最高车速设限,以尽量地降低因为惯性而导致发生的飞车情况。它具备非常理想的经济效益,并且能够实现非常高的节电效率,事实表明,在矿用架线式电机车上应用变频调速技术能够大大地节省电费,从而确保煤矿经济效益的明显提高。

3 变频调速的有效策略以及应用

3.1 变频调速的有效策略

最为关键的策略就是交—直—交变频。将逆变设备安装在煤矿所使用的电机车上,可以将由电网上直接获得的直流电,通过逆变设备,向能够调控频率的三相交流电转变,如此把使用比较多的直流牵引电机车转化成最为基础和简单的交流电机车。在进行改造户后,改造者能够通过电源频率对其工作的速度进行控制。

3.2 变频调速的应用

固定好调速器,把它的换向和调速手柄都进行调零,再将交流变频电机车的开关手动合上,以保障通电。在进行通电后,对报警灯是不是亮起来进行观察,然后对准备灯进行观察,在这两种灯都亮起来之后就能够进行一系列的工作,将换向手柄进行转动,调到需要工作的方向。在等待一会儿之后,能够发现亮起的工作灯,表明机器能够工作了,这个时候,仅仅要求调速手柄到达要求的速度就能够使机器体现应有的功能。因为有着较大的运载量,所以超载的现象往往会发生。倘若超载的话,矿用电机的短路就会形成,这种情况下,相应的警示就能够发生在变频调速交流电机车,并且警示灯会变亮,正在运行的工作会自动地停止,工作者能够在对隐患进行排除之后,借助 “复位”实施恢复。

4 在选择和安装变频器的时候需要注意的事项

变频器的特点是节能明显、性能稳定、功能健全、构造简单,因而被更多的企业所使用,能够为企业创造理想的经济效益。然而,在实际应用的过程中,倘若不适当地选择和安装变频器,那么常常会导致变频器难以顺利的工作,或者是导致装置的故障,使生产不能够持续,造成严重的经济损失。为此,在选择和安装变频器的时候需要注意下面的问题:控制电动机和电压等级需要相符合;选择变频器结合被控装置负载的特性。在性能实现需要的基础上,需要尽量地统一变频器的规格,以方便准备备品备件;额定电流需要是控制电动机额定电流的1.1～1.5倍。变频器的选用,务必根据实际电动机的电流值,而电动机的额定功率值仅仅当作一种参考。并且需要注意输出的变频器具有比较多的谐波分量,为此,在变频器选型的过程中,留有相应的余量;因为变频器有着比较贵的价格,所以借助变频调速改造技术的过程中,应当认真地探究和论证技术。

5 结语

总之,交流电动机的变频技术已经越来越成熟,用在交流异步电动机调速的变频调速,跟之前所有的交流调速手段进行比较,它的性能是远远超出的,这已经变成电动机调速的新方向。尤其是在矿用大功率高压装置当中的胶带机、通风机、提升机、绞车等一系列的装置,具备非常大的使用空间。在恶劣、耗电大的生产环境下,煤矿企业对变频技术的应用和推广具备更大的实际意义,尽管在开始的时候需要比较的投资,可是能够有效地改进生产环节,以及使劳动者的强度减轻。

[1]孙杰华.牵引变电所直流系统故障分析和解决方法[J].黑龙江科技信息,2010(27):25-26.

[2]周春志.变频调速装置在煤矿生产中的应用研究[J].价值工程,2011(07):52-53.

[3]高露英.论变频调速异步电动机的研究与设计[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2011(01):42-43.

林华藩(1985—),男,汉族,福建省尤溪县人。2013年毕业于厦门理工学院电气工程及其自动化专业。现在福建能源集团永安煤业有限责任公司京东煤矿从事煤矿机电技术管理工作,助理工程师。