卸車(chē)機(jī)變頻調(diào)速改造.doc

變頻調(diào)速技術(shù)在橋式螺旋卸車(chē)機(jī)上的應(yīng)用1 引言 卸車(chē)機(jī)在焦化企業(yè)主要用來(lái)煤炭的卸車(chē)。焦化行業(yè)的卸車(chē)機(jī)，一臺(tái)設(shè)備每天卸煤量達(dá)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(chē)機(jī)能否正常工作直接影響企業(yè)的生產(chǎn)效率和任務(wù)的完成，甚至關(guān)系到人身、設(shè)備的安全。2 問(wèn)題的提出 我廠火車(chē)煤炭卸車(chē)機(jī)使用的橋式螺旋卸車(chē)機(jī)的拖動(dòng)系統(tǒng)采用繞線式交流異步電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子回路內(nèi)串入多級(jí)外接電阻來(lái)分級(jí)調(diào)速，采用凸輪控制器、繼電器接觸器控制，這種調(diào)速方式實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但是存在諸多缺點(diǎn):(1) 繞線型轉(zhuǎn)子串電阻的調(diào)速機(jī)械特性軟，調(diào)速性能差;(2) 串電阻調(diào)速是一種有級(jí)調(diào)速方式，通過(guò)接觸器的分合完成對(duì)轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻的切換，從而調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速，在進(jìn)行電阻切換時(shí)會(huì)對(duì)電網(wǎng)及天車(chē)的機(jī)械部分帶來(lái)不可避免的沖擊;(3) 主回路中采用正反轉(zhuǎn)接觸器實(shí)現(xiàn)電機(jī)換向，實(shí)際操作中操作者為了調(diào)整橋式卸車(chē)機(jī)的工作狀態(tài)，頻繁采用反接制動(dòng)(俗稱打反車(chē))，切換電流大，接觸器和電機(jī)工作狀態(tài)惡劣，設(shè)備檢修維護(hù)費(fèi)用非常高;(4) 卸車(chē)機(jī)起動(dòng)、調(diào)速時(shí)轉(zhuǎn)子所串電阻為純耗能元件，浪費(fèi)大量電能。另外，由于調(diào)速電阻的限制，調(diào)速范圍窄，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，延長(zhǎng)了起動(dòng)時(shí)間，影響生產(chǎn)效率;(5) 系統(tǒng)抱閘是在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下進(jìn)行的，對(duì)制動(dòng)器損壞很大，閘皮磨損嚴(yán)重。針對(duì)實(shí)際生產(chǎn)中存在的問(wèn)題，決定對(duì)橋式卸車(chē)機(jī)實(shí)施由新型聯(lián)動(dòng)控制臺(tái)、plc和高性能變頻調(diào)速裝置組成的整體技術(shù)改造解決方案。3 系統(tǒng)改造方案的實(shí)施3.1 系統(tǒng)的配置 包裝車(chē)間橋式卸車(chē)機(jī)的電氣傳動(dòng)系統(tǒng)有大車(chē)電動(dòng)機(jī)5.5kw2臺(tái)，升降電動(dòng)機(jī)5.5kw1臺(tái)，螺旋電動(dòng)機(jī)22kw2臺(tái)。實(shí)施的技術(shù)改造方案是大車(chē)兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)用一臺(tái)SHF-15-A變頻器驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)行，變頻器配置了能耗制動(dòng)組件，實(shí)現(xiàn)位置勢(shì)能和制動(dòng)能量的消耗。控制系統(tǒng)配置了siemens s7-200小型可編程序控制器構(gòu)成整個(gè)控制系統(tǒng)的中心，配置新型聯(lián)動(dòng)控制臺(tái)替換原有凸輪控制器，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行操作。系統(tǒng)配置圖如圖1所示:圖1 系統(tǒng)配置圖 卸車(chē)機(jī)的電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)主要由變頻器、西門(mén)子plc控制系統(tǒng)和聯(lián)動(dòng)操作臺(tái)組成，通過(guò)plc控制系統(tǒng)處理聯(lián)動(dòng)操作臺(tái)的速度給定信號(hào)，調(diào)節(jié)變頻器的輸出相序和頻率來(lái)控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)的方向和轉(zhuǎn)速，取代原來(lái)的傳統(tǒng)繞線型轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。其中大車(chē)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。圖2 大車(chē)車(chē)變頻調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖3.2控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn) (1) 原大車(chē)交流繞線異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子中心點(diǎn)直接短接，所有轉(zhuǎn)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(chē)上裝1個(gè)大車(chē)變頻plc控制柜一個(gè)，防護(hù)等級(jí)為ip54，制動(dòng)電阻柜一個(gè)，不銹鋼柜實(shí)現(xiàn)了防腐、防潮、防塵目的，以適應(yīng)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(kāi)、停、快、慢、前進(jìn)、后退等指令，相應(yīng)的plc發(fā)出指令控制變頻器的正反轉(zhuǎn)和各種速度，以達(dá)到橋式卸車(chē)機(jī)的最佳控制狀態(tài)。(5) 變頻器產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩時(shí)，電機(jī)從負(fù)載接受機(jī)械能，將它變?yōu)殡娔芩腿胱冾l器，導(dǎo)致直流電壓升高，此時(shí)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(guò)充電，過(guò)壓保護(hù)動(dòng)作將使其運(yùn)轉(zhuǎn)停止，所以在變頻器直流回路中設(shè)置制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻，將卸車(chē)機(jī)大車(chē)在制動(dòng)過(guò)程中釋放出的能量消耗在制動(dòng)電阻上。(6) plc根據(jù)控制程序、輸入控制信號(hào)及提升、下放、旋轉(zhuǎn)等指令，完成卸車(chē)機(jī)的各種工況的協(xié)調(diào)和控制。(7) 聯(lián)動(dòng)控制臺(tái)有二個(gè)，多檔速度控制。大車(chē)聯(lián)動(dòng)控制臺(tái)：大車(chē)獨(dú)立控制單手柄操作，具有前進(jìn)快、中、慢三檔速度，后退快、中、慢三檔速度，以及停車(chē)等項(xiàng)功能。3.3系統(tǒng)故障保護(hù)和故障診斷主要特點(diǎn) 變頻器具備對(duì)電機(jī)和變頻器本身的完善保護(hù)功能，如過(guò)熱、過(guò)載、過(guò)流、過(guò)壓、缺相、接地等，從而避免設(shè)備在不正常狀態(tài)下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，保護(hù)設(shè)備不至于損壞。 故障信息除可以準(zhǔn)確地指示故障點(diǎn)以外，還顯示導(dǎo)致故障的原因及排除故障的措施，極大地方便了維護(hù)人員排除故障。運(yùn)行中發(fā)生故障停止運(yùn)轉(zhuǎn)后復(fù)位操作也很簡(jiǎn)單，只要在排除故障后按下故障復(fù)位就可以。4 改造后控制系統(tǒng)達(dá)到的實(shí)際效果(1) 采用變頻調(diào)速改造后，實(shí)現(xiàn)了平滑調(diào)速，且效率極高，與原有串電阻調(diào)速方式比較，起動(dòng)更平穩(wěn)、定位更準(zhǔn)確;(2) 系統(tǒng)由控制手柄來(lái)控制變頻器的輸出，調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速，操作方便，調(diào)速范圍寬，可任意設(shè)置運(yùn)行速度;(3)大車(chē)起動(dòng)、制動(dòng)、加速、減速等過(guò)程更平穩(wěn)快速，定位更準(zhǔn)確，節(jié)能效果明顯，根據(jù)測(cè)試節(jié)電率可達(dá)35%;(5) 控制回路簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)了軟啟、軟停，對(duì)齒輪、電機(jī)無(wú)沖擊，故障率低，易于維護(hù)，大大減少維護(hù)費(fèi)用;(6) 由于系統(tǒng)留有進(jìn)一步功能擴(kuò)展的接口，今后可根據(jù)實(shí)際需要擴(kuò)展無(wú)線遙控、現(xiàn)場(chǎng)總線通訊等功能;(7) 從改造后投運(yùn)的1線2臺(tái)橋式卸車(chē)機(jī)的狀況來(lái)看，很好的解決了電機(jī)的起動(dòng)、停止時(shí)的沖擊電流，加上變頻器對(duì)電機(jī)的完善保護(hù)功能，極大的提高了