主井絞車直流電控雙系統(tǒng)改造與應用

范清波 宋波 范明棟

摘 要：主井絞車電控系統(tǒng)采用徐州中礦傳動生產的ASCS-3型直流調速系統(tǒng)，2002年投入使用目前已經(jīng)使用10年。整流裝置元器件已趨向老化，故障率已增高，為了滿足生產及安全需要，高莊煤業(yè)有限公司主井進行新型雙系統(tǒng)電控系統(tǒng)改造、增設備用直流調速系統(tǒng)與原電控系統(tǒng)互為備用。實現(xiàn)“直流電機電機+可控硅整流+全數(shù)字調節(jié)控制+多PLC網(wǎng)絡控制+上位機診斷與監(jiān)控+局域網(wǎng)信息互聯(lián)”的控制模式。

關鍵詞：直流調速裝置；提升機；互為備用；節(jié)能效果顯著

1 概述

高莊煤業(yè)有限公司主井絞車使用中信重工生產的2JK-3.5/12.5E型單繩雙滾筒提升機，提升方式為立井提升，電機功率1000kW，電控系統(tǒng)采用徐州中礦傳動生產的ASCS-3型直流調速系統(tǒng)，2002年投入使用目前已經(jīng)使用10年。整流裝置元器件已趨向老化，故障率已增高，為了滿足生產及安全需要，高莊煤業(yè)有限公司主井進行新型雙系統(tǒng)電控系統(tǒng)改造、增設備用直流調速系統(tǒng)與原電控系統(tǒng)互為備用。實現(xiàn)“直流電機電機+可控硅整流+全數(shù)字調節(jié)控制+多PLC網(wǎng)絡控制+上位機診斷與監(jiān)控+局域網(wǎng)信息互聯(lián)”的控制模式。

2 改造過程

⑴主井電控系統(tǒng)改造選用西門子6RA70直流拖動全數(shù)字調速電控系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于數(shù)字化、自動化、網(wǎng)絡化和信息化等先進技術，采用“直流電機電機+可控硅整流+6RA70全數(shù)字調節(jié)控制+多PLC網(wǎng)絡控制+上位機診斷與監(jiān)控+局域網(wǎng)信息互聯(lián)”的控制模式，與其他礦用一般型設備配套使用，完成礦山大功率電力拖動系統(tǒng)調速控制。為保證提升系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的四象限運行，并使變流系統(tǒng)對電網(wǎng)的無功沖擊和高次諧波的干擾為最小，主電機電樞采用串聯(lián)12脈動晶閘管整流器供電，采用電樞換向控制；主電機磁場采用6脈動晶閘管整流器供電。

⑵改造原則如下：

1）保留原機械系統(tǒng)、電機、潤滑系統(tǒng)

2）保留原低壓柜、整流柜、調節(jié)柜和勵磁柜

3）保留原整流變壓器、勵磁變壓器和輔助變壓器，通過轉接柜作為新老系統(tǒng)共用。

4）新增一臺低壓柜

5）新增一臺PLC柜代替老PLC柜

6）新增兩臺原裝6RA70整流裝置

7）新增一臺原裝6RA70勵磁裝置

8）新增一臺變壓器轉接柜，用于新老系統(tǒng)變壓器二次側的轉接。

9）新增一臺直流主回路轉接柜

10）新舊電控系統(tǒng)獨立工作，相互備用。

3 6RA70直流調速系統(tǒng)特點

SIMOREG 6RA70系列整流裝置為三相交流電源直接供電的全數(shù)字控制裝置，其結構緊湊，用于可調速直流電機電樞和勵磁供電，裝置額定電樞電流范圍為15至2000A，額定勵磁3到85A，并可通過并聯(lián)SIMOREG整流裝置進行擴展，并聯(lián)后輸出額定電樞電流可達到12000A。6RA70直流控制器已經(jīng)廣泛應用與各行業(yè)，控制器的核心器件上已經(jīng)在國內外得到可靠實例的證實，可靠性和安全方面較有保障。根據(jù)不同的應用場合，可選擇單象限或四象限工作的裝置，單象限工作裝置的功率部分電路為三相全控橋B6C；四象限工作裝置的功率部分為兩個三相全控橋（B6）A（B6）C；勵磁回路采用單相半控橋B2HZ，額定電流15-800A的裝置（交流輸入電壓400V時，電流至1200A），電樞和勵磁回路的功率部分為電絕緣晶閘管模塊，所以其散熱器不帶電；更大電流或輸入電壓高的裝置，電樞回路的功率部分為平板式晶閘管，這時散熱器是帶電的。裝置本身帶有參數(shù)設定單元，不需要其它的任何助力，設備即可完成參數(shù)的設定。所有的控制、調節(jié)、監(jiān)視及附加功能都由微處理器來實現(xiàn)。可選擇給定值和反饋值為數(shù)字量或模擬量。

SIMOREG 6RA70系列整流裝置特點為體積小，結構緊湊。裝置的門內裝有一個電子箱，箱內裝入調節(jié)板，電子箱內可裝用于技術擴展和串行接口的附加板。各個單元很容易拆裝使裝置維修服務變得簡單、易行。外部信號連接的開關量輸入/輸出，模擬量輸入、輸出，脈沖發(fā)生器等，通過插接端子排實現(xiàn)。裝置軟件存放閃（Flash）-EPPOM，使用基本裝置的串行接口通過寫入可以方便地更換。

6RA70電控系統(tǒng)采用智能模塊化處理：基本裝置通過BICO-技術實現(xiàn)全面的診斷功能，同時利用與傳動相關的開閉環(huán)控制實現(xiàn)自優(yōu)化整合；工藝控制軟件為自由連接的功能塊；通訊功能強大，可通過USS協(xié)議實現(xiàn)與PC機及外部控制設備的連接，可通過PROFIBUS協(xié)議實現(xiàn)裝置與裝置的通訊，可通過SIMOLINK協(xié)議實現(xiàn)傳動點與傳動點之間的直接通訊等。

4 效益分析

⑴安全效益。6RA70直流全數(shù)字調速電控系統(tǒng)安裝后，新電控系統(tǒng)與原電控系統(tǒng)互為備用；提高了主井絞車電控系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性，保障主提升系統(tǒng)的安全運行。

⑵經(jīng)濟效益。6RA70直流全數(shù)字調速電控系統(tǒng)節(jié)電效果顯著。經(jīng)計算采用新系統(tǒng)提升比采用老系統(tǒng)提升原煤每噸節(jié)電約0.1kW·h，2013年全年累計提升原煤4324928噸。

年累計節(jié)電約為：4324928t×0.1kW·h=43.2萬Kw·h

年節(jié)約電費=43.2萬Kw·h×0.72元/Kw·h=31.104萬元

[參考文獻]

[1]新編電氣工程實用手冊.中國水利水電出版社.2001.93-101.

[2]沙振舜.電氣實用技術手冊.2005.176-211.