卸車機變頻調速改造.doc

變頻調速技術在橋式螺旋卸車機上的應用1 引言 卸車機在焦化企業(yè)主要用來煤炭的卸車。焦化行業(yè)的卸車機，一臺設備每天卸煤量達2000多噸，使用頻繁，工作量巨大，而且工作條件惡劣(粉塵)。橋式卸車機能否正常工作直接影響企業(yè)的生產效率和任務的完成，甚至關系到人身、設備的安全。2 問題的提出 我廠火車煤炭卸車機使用的橋式螺旋卸車機的拖動系統(tǒng)采用繞線式交流異步電動機，轉子回路內串入多級外接電阻來分級調速，采用凸輪控制器、繼電器接觸器控制，這種調速方式實現(xiàn)簡單，但是存在諸多缺點:(1) 繞線型轉子串電阻的調速機械特性軟，調速性能差;(2) 串電阻調速是一種有級調速方式，通過接觸器的分合完成對轉子串聯(lián)電阻的切換，從而調整電機的轉速，在進行電阻切換時會對電網及天車的機械部分帶來不可避免的沖擊;(3) 主回路中采用正反轉接觸器實現(xiàn)電機換向，實際操作中操作者為了調整橋式卸車機的工作狀態(tài)，頻繁采用反接制動(俗稱打反車)，切換電流大，接觸器和電機工作狀態(tài)惡劣，設備檢修維護費用非常高;(4) 卸車機起動、調速時轉子所串電阻為純耗能元件，浪費大量電能。另外，由于調速電阻的限制，調速范圍窄，起動轉矩小，延長了起動時間，影響生產效率;(5) 系統(tǒng)抱閘是在運動狀態(tài)下進行的，對制動器損壞很大，閘皮磨損嚴重。針對實際生產中存在的問題，決定對橋式卸車機實施由新型聯(lián)動控制臺、plc和高性能變頻調速裝置組成的整體技術改造解決方案。3 系統(tǒng)改造方案的實施3.1 系統(tǒng)的配置 包裝車間橋式卸車機的電氣傳動系統(tǒng)有大車電動機5.5kw2臺，升降電動機5.5kw1臺，螺旋電動機22kw2臺。實施的技術改造方案是大車兩臺電動機用一臺SHF-15-A變頻器驅動，實現(xiàn)同步運行，變頻器配置了能耗制動組件，實現(xiàn)位置勢能和制動能量的消耗?？刂葡到y(tǒng)配置了siemens s7-200小型可編程序控制器構成整個控制系統(tǒng)的中心，配置新型聯(lián)動控制臺替換原有凸輪控制器，實現(xiàn)系統(tǒng)運行操作。系統(tǒng)配置圖如圖1所示:圖1 系統(tǒng)配置圖 卸車機的電氣傳動控制系統(tǒng)主要由變頻器、西門子plc控制系統(tǒng)和聯(lián)動操作臺組成，通過plc控制系統(tǒng)處理聯(lián)動操作臺的速度給定信號，調節(jié)變頻器的輸出相序和頻率來控制驅動電機的方向和轉速，取代原來的傳統(tǒng)繞線型轉子串電阻調速驅動系統(tǒng)。其中大車系統(tǒng)結構圖如圖2所示。圖2 大車車變頻調速系統(tǒng)結構圖3.2控制系統(tǒng)的主要特點 (1) 原大車交流繞線異步電動機轉子中心點直接短接，所有轉子回路的電纜、電阻器、頻敏變阻器及接觸器全部取消。(2) 在行車上裝1個大車變頻plc控制柜一個，防護等級為ip54，制動電阻柜一個，不銹鋼柜實現(xiàn)了防腐、防潮、防塵目的，以適應防腐要求。(3) 變頻器選用日本三肯系列高性能變頻器。(4) plc選用siemens s7200系列，控制手柄向plc發(fā)出的開、停、快、慢、前進、后退等指令，相應的plc發(fā)出指令控制變頻器的正反轉和各種速度，以達到橋式卸車機的最佳控制狀態(tài)。(5) 變頻器產生制動轉矩時，電機從負載接受機械能，將它變?yōu)殡娔芩腿胱冾l器，導致直流電壓升高，此時變頻器必須處理這部分能量，否則由于直流回路的電容被過充電，過壓保護動作將使其運轉停止，所以在變頻器直流回路中設置制動單元和制動電阻，將卸車機大車在制動過程中釋放出的能量消耗在制動電阻上。(6) plc根據控制程序、輸入控制信號及提升、下放、旋轉等指令，完成卸車機的各種工況的協(xié)調和控制。(7) 聯(lián)動控制臺有二個，多檔速度控制。大車聯(lián)動控制臺：大車獨立控制單手柄操作，具有前進快、中、慢三檔速度，后退快、中、慢三檔速度，以及停車等項功能。3.3系統(tǒng)故障保護和故障診斷主要特點 變頻器具備對電機和變頻器本身的完善保護功能，如過熱、過載、過流、過壓、缺相、接地等，從而避免設備在不正常狀態(tài)下長時間運行，保護設備不至于損壞。 故障信息除可以準確地指示故障點以外，還顯示導致故障的原因及排除故障的措施，極大地方便了維護人員排除故障。運行中發(fā)生故障停止運轉后復位操作也很簡單，只要在排除故障后按下故障復位就可以。4 改造后控制系統(tǒng)達到的實際效果(1) 采用變頻調速改造后，實現(xiàn)了平滑調速，且效率極高，與原有串電阻調速方式比較，起動更平穩(wěn)、定位更準確;(2) 系統(tǒng)由控制手柄來控制變頻器的輸出，調整電機轉速，操作方便，調速范圍寬，可任意設置運行速度;(3)大車起動、制動、加速、減速等過程更平穩(wěn)快速，定位更準確，節(jié)能效果明顯，根據測試節(jié)電率可達35%;(5) 控制回路簡單，實現(xiàn)了軟啟、軟停，對齒輪、電機無沖擊，故障率低，易于維護，大大減少維護費用;(6) 由于系統(tǒng)留有進一步功能擴展的接口，今后可根據實際需要擴展無線遙控、現(xiàn)場總線通訊等功能;(7) 從改造后投運的1線2臺橋式卸車機的狀況來看，很好的解決了電機的起動、停止時的沖擊電流，加上變頻器對電機的完善保護功能，極大的提高了