煤炭矿山 - 变频器 - 深圳市新科瑞电气技术有限公司

摘要：本文主要介绍了新科瑞C500变频器在宜章县长策银矿矿井提升机进行上的应用，长策银矿矿井提升机原系统采用绕线式异步电机转子回路串电阻的调速方式，采用C500变频器对其进行升级改造，大大降低了系统的故障率、降低了电能、提升了生产效率。　　关键词：C500变频器绕线式异步电机矿井绞车　　一、引言　　矿井提升机是采矿生产过程中的重要设备：人员的升降，材料、设备的输送都需要通过它来完成的。矿井提升机被称为“矿井的咽喉”，是矿井井下作业和地面相联接的枢纽。矿井提升机机作为矿山的一种重要设备，其运行的可靠性、安全性、经济性要求都备受关注。　　二、矿井绞车电气传动要求　　1. 矿井绞车负载特性　　重物上升时，电机需要克服各种阻力(包括重物的重力和摩擦力等)，属于阻力负载。　　重物下放时，由于重物本身具有按照重力加速度下降的能力(位能)，因此，当重物的重力大于传动机构的摩擦阻力时，重物本身的重力(位能)是下降的动力，电机成了能量的接受者，故属于动力负载。　　2、矿井绞车电机对驱动器的要求　　①启动转矩大，调速特性好;　　②过载能力强;　　③低频时能输出较大转矩，悬挂时不能溜车;　　④下放时，电机有较大再生能量产生，要求能够合理处理电机再生能量。　　3、矿井绞车传统控制系统缺点　　①能耗大　　矿井绞车传统调速方式为绕线式电机转子串电阻调速。这种控制系统大量的转差功率消耗在转子串接的电阻上(一般情况下可占总能耗的30%以上)，造成大量电能浪费，从节能和经济两方面来讲，都不可取。　　②调速性能差　　转子串电阻调速方式属于有级调速，其转速的下降是通过转子外接电阻消耗能量来实现的。最重要的是转速越低，电机的机械特性越软，输出转矩越小。且有级调速对电机和机械设备的冲击大，设备运行不平稳，调速不连续，容易掉道，故障率高。对于矿井24小时连续生产模式，经济损失大。　　③系统可靠性差　　(1)接触器频繁分、合(接触器在大电流情况下频繁分、合)，经常造成接触器触点的烧结和线圈烧毁。　　(2)保护措施不完善，易发生电动机烧毁的现象。　　(3)制动器承受比较大的冲击，闸皮磨损严重，容易出现抱闸抱不紧，经常需检修、更换。　　④维护成本高　　(1)接触器、绕线式电机转子电刷、滑环经常需要维护、更换，费用较大。　　(2)减速机、制动器受冲击大，经常需要维护。　　(3)转子串电阻调速方式本身的特点最终导致的生产效率受到限制(经常出故障处于停机、维修状态)、维护工作量大、使用维修成本上升。　　4、矿井提升机使用C500变频器的优势　　①变频器调速性能好，启动转矩大，机械特性硬、定位准确。　　②变频器运行平稳，对减速机、制动器的冲击小，减小设备的维护量，延长提升机的使用寿命。　　③使用变频器后，无需再使用接触器，同时绕线式电机也可以更改为鼠笼式电机使用，无需对电刷和滑环进行维护　　④变频器运行效率高，对电机和系统具有完善的保护、监测及自诊断功能，如再结合PLC控制，可大幅度提高矿井绞车电控系统的可靠性。　　⑤去掉了内串电阻，节约电能。　　三、C500变频器在矿井提升机上的应用　　1、现场设备概况带式制动矿用提升绞车项目参数备注绞车型号JT-1*0.8电机型号YR250S-61台电机额定功率45kW电机额定电压380V电机定子额定电流88A电机额定频率50Hz电机额定转速966r/min抱闸型号YWZ3-400/90电机控制方式：绕线式电机转子串电阻调速　　2、根据矿井绞车设备的负载特性和控制要求，变频回馈电控系统主要配置如下：设备名称型号数量厂家变频器C500-075G/090P-4T1pcs新科瑞电气制动单元&电阻SU-200-4 ；5欧姆/30kw1pcs新科瑞电气系统PLC西门子S7-200CPU224/AC/DC/继电器6ES7 214-1BD23-0XB8 1pcs西门子　　3、矿井绞车变频回馈节能改造系统　　矿井绞车系统改造后对矿井绞车提升机构电机进行无级调速，大大提升了提升机构的控制性能，而且减小了对电机和机械部分的巨大冲击。同时，能量回馈将提升电机再生能量回馈到电网，大大节约了电能，降低了现场设备工作的环境温度，延长了电气设备的使用寿命。　　节能改造系统共有两个控制柜，由变频器、能量回馈装置、PLC、接触器等部分组成，其具体功能概述如下：　　1、系统改造后提升电机的变频控制方式与原有的转子串电阻工频控制方式可以自由切换，两种控制方式切换相互电气联锁，保证系统工作的安全性。　　2、系统改造后保留矿井绞车原有的操作方式和习惯，即保留原有的凸轮控制器的档位控制和操作方式。这样，既不会影响矿井绞车操作员的正常操作，又保证了矿井绞车特种设备检验合格。　　3、提升机构的变频系统，具有短路、过电压、过电流、缺相、过载、过温等多种保护功能，最大限度的保护矿井绞车的提升机构。　　4、系统采用变频器驱动提升机构电机，当电机拖动位能性负载下放时，电动机将处于再生发电状态，制动电阻消耗发出来的多余电能，确保系统安全运行。　　系统原理示意图如下：　　　　4、系统调试　　① PLC程序及控制回路调试。　　设备安装结束后，控制回路上电，主回路不上电。进行控制回路和PLC程序调试，保证控制回路和PLC逻辑控制正确，各元器件动作正常。　　② 变频器调试。　　a 将矿井绞车电机与减速机脱开，变频器采用V/F控制方式空载运行，拖动电机，确保电机运行稳定，正常，变频器输出电压、电流正常。　　B将矿井绞车电机与减速机脱开，变频器采用无PG矢量控制方式，进行旋转型自学习，获得电机参数。然后采用无PG矢量控制方式空载运行，拖动电机，并调整相应参数保证电机运行稳定，变频器输出电压、电流正常。　　c 将绞车电机与减速机连接，变频器采用无PG矢量控制方式，带负载运行变频器，保证电机运行稳定。　　d 变频器部分参数设置　序号参数名称设定值内容备注1A1-02选择控制模式2无PG矢量控制2b1-01选择频率指令1端子3b1-02选择运行指令1端子4b1-03选择停止方式0减速停止5C6-01CT/VT选择0CT(低载波恒力矩用途，150%1分钟)6d1-02频率指令210HZ7d1-03频率指令323HZ8d1-04频率指令428HZ9d1-05频率指令533HZ10d1-06频率指令638HZ11d1-07频率指令745HZ12E1-01设定输入电压380V13E2-01电机额定电流88A14E2-02电机额定滑差2.75HZ15E2-03电机空载电流31.3A16E2-04电机极数617E2-05电机线间电阻0.178Ω18E2-06电机漏电阻21.0%19E2-07电机铁芯饱和系数10.3720E2-08电机铁芯饱和系数20.6321E2-11电机额定容量45KW22H1-01选择端子S3的功能3多段速123H1-02选择端子S4的功能4多段速224H1-03选择端子S5的功能5多段速325H1-04选择端子S6的功能14故障复位26T1-01选择自学习模式0旋转型自学习27T1-02电机输出功率45KW28T1-03电机额定电压380V29T1-04电机额定电流88A30T1-05电机基频50HZ31T1-06电机极数632T1-07电机额定转速966r/min　　③ 能量回馈装置调试。　　进行矿井绞车空载下放和重载下放试验，正确设定能量回馈装置的回馈动作电压值，保证变频器和能量回馈系统正常工作。　　④ 系统整体调试运行。　　整个系统进行整体测试，保证矿井绞车空载提升和下放、重载提升和下放，各档位速度符合要求，换挡正常，变频器和能量回馈装置运行正常。并进行工、变频切换试验，保证切换正常，工频运行正常。　　四、IPC变频回馈电控系统在矿井绞车节能改造上应用的效果与客户评价　　系统实际运行证明，IPC变频回馈电控系统在矿井绞车节能改造上的应用，不改变原有矿井绞车的操作方式，且原有的手刹基本可以不再使用，使操作简化。系统运行稳定、可靠，调速性能优良，启动转矩和低频转矩输出大;提升机构下放时，将电机再生发电状态下多余的电能回馈到电网，大大节约电能。客户对IPC变频回馈电控系统在矿井绞车节能改造上的使用效果非常满意。　　经过实际的计量，IPC变频回馈电控系统相比原来的矿井绞车绕线式电机转子串电阻调速方式，能够节约电能高达28%以上。　　五、结束语　　C500变频器在矿井绞车节能改造上的应用，提高了矿山行业的提升绞车设备的自动化水平，加快了矿山行业的产业装备升级。对提高矿山行业的产能，保证矿山行业安全生产都起到了非常积极的作用。　　更为重要的是，矿井提升绞车设备属于矿山大型设备，其能耗占整个矿山生产总能耗比重大，变频回馈电控系统相比绕线式电机转子串电阻调速系统，能够大大的节约电能，真正的为矿山行业的生产降低成本，产生经济效益。

新科瑞690V变频器在煤矿风机上的应用

摘要　　在煤矿机械设备中应用变频器节能技术，有利于降低设备能源的消耗，提高煤矿生产效率，该技术在煤矿生产中起着重要的作用。文章结合新科瑞变频器在某煤矿主通风机上的应用情况进行介绍，结果表明采用新科瑞变频器对煤矿主通风机设备进行调速节能改造，具备良好的社会效益和经济效益。煤矿的自动化水平得到进一步提升，煤矿生产过程更加安全可靠。　　存在的问题：　　1、电能的严重浪费　　2、启动困难，机械损伤严重　　3、自动化程度低　　应用变频器效果：　　1、节能效果：在主通风机中使用了新科瑞变频器控制风速，有效改变了风量风压的输出，实现了节能目的。而将风机作为变频器负载设备，直接关系着风机的转速。从流体学来看，转速和通流量之间成正比，流体的压力和转速平方属正比关系,而轴功率P和转速三次方属于正比。从实践效果可知将风机转速减小了二分之一，自然能耗也就随之而降低了八分之一，从而可知变速器实现了主通风机的节能。而且大部分煤矿都是一台风机驱动两台电机，因此可以依据这个特征一台变频器能够同时控制两台电机正常运转，无论哪种驱动方式控制变频器功率，总功率都不能够比两台电机的功率和小。　　2、控制了环境污染：煤矿主通风机污染环境主要在两个方面，CO污染和部分粉尘污染。变频器能够自动监测风机排出来的有害气体，如果其浓度超标，就采取管道分流，将所排出的气体送进特制的管道中，做点燃处理。如果气体浓度没有超标，风机所排出的气体就会经过除尘系统除尘之后排入大气之中。　　3、除此，还有以下经济效益：　　(1)实现电机转速的无极变化;　　(2)有无功补偿功能，是功率因数提高到96%以上，可省去功率因数补偿装置;　　(3)变频器自身保护功能齐全，有欠压保护，直流过电压保护，过流保护，短路保护，失速保护等，大大提高了电机运行的可靠性;　　(4)可实现空载软启动，启动电流(小于额定电流的10%)时间大为减少，避免了因大启动电流造成的绝缘老化及由于大力矩造成的机械冲击对电机寿命的影响，可减少对电机的维护工作量;　　(5)故障点在显示屏上一目了然，减少了维修时间。大大节省了人力成本。　　　　参数设置如下：功能码功能说明参数值功能码功能说明参数值F0.01控制方式1F1.06停机方式选择1F0.02频率源A选择0F5.03开关量输入X3功能26F0.03频率源B选择1F5.04开关量输入X4功能10F0.05频率源组合方式3F5.05开关量输入X5功能11　　现场应用案例图片：

新科瑞560KW变频器成功应用在球磨机上

新科瑞C500 560kw大功率变频器成功应用在球磨机上。　　一、用户情况　　青海市**矿业有限公司一家是青海省有色地质勘察局控股的探采一体化资源型公司。因生产需要增加一套球磨机系统。该公司领导经过调研，为了降低生产成本，提高球磨机系统的运行效率，决定采用新科瑞560KW高压变频器改造球磨机。下图是现场照片　　　　二、产品需求：　　长期以来，矿业粉磨工艺中普遍采用球磨机研磨原料，一般都是采用液力耦合器启动，启动电流大对设备和电网的冲击较大，同时工频运行时易造成物料过度研磨，研磨周期长，研磨效率低，单位产品功耗较大，这就促使人们去研制启动平滑，研磨效率高、产量大、能耗底的球磨机控制系统，而变频调速技术以其卓越的调速性能、显著的节电效果，改善设备的运行工况，提高系统的安全可靠性，延长设备使用寿命等优点，已成为现代电力传动技术的一个发展方向，但是在传统粉磨工艺中最主要的设备球磨机中，采用变频调速传动控制还很少。　　三、球磨机常用控制方式与变频控制方式的优劣对比　　目前球磨机普遍采用的是液力耦合器启动，该方式存在：　　(1)启动电流大，对设备和电网的冲击很大;　　(2)设备运行的稳定性差，维护量和耗电量巨大;　　(3)所需的研磨周期较长、研磨效率低，单位产品功耗大，同时易造成物料的过渡研磨，增加了生产厂家的维护成本，造成了严重的资源浪费。　　球磨机使用变频调速后，具有以下优势：　　(1)实现了系统的软启动，启动电流大大减小，比之前的工频控制小3～5倍，消除了启动时的冲击，延长了机械部件的使用寿命，减少了设备的维护量及维护费用;　　(2)降低了对电网及周边设备的冲击，利用变频矢量调速技术拖动，满足了球磨机低速运行、大启动转矩的特点，有效保证系统的控制工艺;　　(3)优越的无级变速功能，改变了过去的固定速度研磨方式，大大优化研磨效率和研磨物体的均匀度;　　(4)系统具有完善的超温、缺相、短路、过电压、过电流等各种保护功能，全中文触摸屏幕，可直观准确的查看设备内部数据。　　四、球磨机变频器调试使用注意事项　　球磨机变频器在调试时需要注意以下事项：　　(1)因球磨机的负载性质是恒转矩类，机械特性较硬，动态特性要求较高，所以应选用变频器的矢量控制功能;V/F控制在低速时虽然具有转矩提升功能，但提升不足，电机转矩可能无法满足起动或低速稳速运行的需要，如果提升过大，又可能使因磁路饱和而过流。　　(2)球磨机现场粉尘较多，因此变频器周围应留足够的空间，保证良好的通风，现场需安装在通风良好，远离热源和尘埃少的地方。　　(3)在调试正常投运一段时间后，应对主回路接线等主要部位，进行巡检，并定期除尘，避免由于灰尘积累过多，影响变频器的正常运行。　　五、结束语　　青海市**矿业有限公司球磨机变频器至2018年3月投运以来，至今运行正常。改造取得了预期目的。经过矿节能中心测算，变频器节电达25.2%，节能效果明显。高压变频器可以根据磨机内原料的粉碎情况准确的调节电机转速，提高了球磨机的运行效率，取得了良好的经济效益和社会效益。随着我国“十三五”对节能减排工作的日益重视，新科瑞变频器用于高压大功率、高能耗设备节电效果显著，而且性能稳定、可靠性高，具有重要的推广意义。

矿山皮带运输机解决方案

一、矿山皮带运输机说明皮带运输机又称带式输送机，是一种连续运输机械，也是一种通用机械。皮带运输机有电机、减速箱、皮带、机架、驱动滚筒、改向滚筒、承载托辊、回程托辊、张紧装置等零部件组成。皮带运输机一般有多台电机拖动一条皮带，对多台电机的功力平衡有较高要求。二、控制要求：1、优异低频转矩特性，能实现重载正常启动；2、优异的主从控制逻辑，能实现多台电机功率平衡；3、调速范围宽，软起性能好；4、良好的过载能力及环境适应能力，运行可靠性高；5、输入电压范围宽，自动电压调整功能。三、方案设计与说明：电气传动工况：整部输送机由4台异步电机并联拖动，电机通过减速器与输送机驱动滚筒连接，电动机与减速器、减速器与驱动滚筒之间采用蛇簧联轴器相连接。该电机采用同轴电机，即2台电机同时控制一个滚筒；系统由4台新科瑞C500-250G-4T变频器分别控制四台异步电机，其中一台变频器设为主机，其余三台变频器设为从机，通过变频器的主从控制功能，使得全部从机同步自动跟随主机动态运行，从而实现四台电机的功率平衡；变频调速系统的操作只需要对主机进行操作即可，可以直接通过主机自带键盘对主机进行操作，也可以通过上层工作平台对变频调速系统进行远程控制。四、方案优势：1、通过电机的慢速启动带动皮带机缓慢启动，对皮带不造成损害，真正实现了电机软启动和皮带输送机软启动合二为一；2、设备启动特性平稳，极大降低了设备的维护检修量；3、优异的主从控制功能，实现了四台电机的功率平衡，延长了电机使用寿命；4、根据实际生产情况，对电机进行调速，节能效果明显；5、±15%的宽电网设计，满足恶劣环境的电网要求；