变频调速装置在客运架空索道上的应用.pdf

2 0 0 3年 1 0月 第 3 2卷第 5期 有色矿 山 No nf e r r o u s M i ne s Oc t ． ． 2 0 0 3 Vo 1 ． 32 No． 5 变频调速装置在客运架空索道上 的应用 方艳萍 中国有色工程设计研究总院， 北京 1 0 0 0 3 8 [ 关键词】变频调速装置 ； 架空索道； 客运 [ 摘要 】分 析 了变频调 速装置 在单线循 环固定式 吊椅 篮 架 空 客运索道 上 应用 的优越 性及 使用 变频 调速 装 置 的注意事项 。 [ 中图分类号】T M9 2 1 ． 5 1 [ 文献标识码】B [ 文章编号】1 0 0 2 8 9 5 1 2 0 0 3 0 5 0 0 4 4 0 3 Ap pl i c a t i o n o f v a r i a b l e f r e qu e n c y s p e e d- r e g u l a t i n g d e v i c e i n pa s s e ng e r r o pe wa y ． FANG Ya n pi ng C h i n a No n f e r r o u s E n g i n e e r i n g a n d Re s e a r c h I n s t i t u t e ，B e i j i n g 1 0 0 0 3 8 ，C h i n a Ke y wo r d s v a r i a b l e f r e q u e n c y s p e e d r e g u l a t i n g d e v i c e ；a e r i a l r o p e wa y ；p a s s e n g e r t r a n s p o r t Ab s t r a c t I n t h i s p a p e r t h e a d v a n t a g e s o f v a r i a b l e f r e q u e n c y s p e e d r e g u l a t i ng d e v i c e u s e d i n s i n g l e l i n e r e c y c l e c h a i r b a s k e t wi t h s t a t i o n a r y a r e a n a l y s e d ，a n d s o me poi n t s f o r a t t e n t i o n a r e p r e s e n t e d ． 1 概 述 随着电力 电子技术、 微 电子技 术及计 算机技术 的飞速发 展， 变频调速技术也得到 了迅猛发展， 当今 交流变频调速系统正在取代包括直流调速 系统在 内 的各种调速系统， 己成为 电气调速 传动的主流。变 频调速 装置用于交流异步电动机特别是 鼠笼型异步 电动机的调速， 因其体积 小、 技术性 能高、 保 护功能 完善、 工作安全可靠、 能实现 电动机 软启动、 软停 止 及可平滑无级调速 等特点， 在 各行 各业 中得 到了广 泛的应用。 近年来， 随着旅游业的兴旺发展， 架空客运索道 也发展很快。 由于架空客运索道既作为山区旅游的 交通工具 ， 又具有观览景观的功能， 很受广大游客的 欢迎， 因此被越来越 多地建于山岳型风景旅游区。 目前， 国内客运架 空索道 的主要 型式 有单线循 环固定式 吊椅 篮 索道、 单线循 环可脱开式 吊厢 索 道 、 双 向往复 固定式 吊厢 索道等。本文对变频调速 装置在单线循环固定式 吊椅 篮 客运架空索道上的 应用进行探讨 。 [ 收稿 日期】 2 0 0 3 0 6 3 0 ● [ 修订 日期 】 2 0 0 3 0 8 2 5 [ 作者简介】方艳萍 1 9 6 0一 ， 女， 辽宁鞍山市人， 高级 工程师， 从事电气工程设计工作。 2 单线循环固定式 吊椅 篮 架空客运 索道的特点 单线循环固定式吊椅 篮 客运架空索道的承载 索与牵引索共用一根钢索， 承载客 人的吊椅 篮 通 过抱索器 固定 在钢 索上。每 个 吊椅 篮 可 乘坐 2 人 ； 索道 一般设上下两个站房 ， 一个 为驱 动站， 另一 个为迁 回站。视索道 的不同情 况， 索道 的驱动站 即 可设在上站也可设在下站。 正常时索道是 以额定的 运行速度连续运行 的， 一般索道 的额 定运行速度为 1 ． 0 m／ s 左右， 索道的最高运行速度不能超过额定运 行速度 的 1 0％。索道还设有检修运行速 度， 一般 为 0 ． 5 m／ s 左右。 3 变 频调速 装置方 案 索道有上行及 下行之分 ， 因此索道驱动装置 中 的主电动机的运行状 态不同。索道按负载特性可分 为动力型索道和制动型索道两种。对上行和下行时 均为正力的索道 称为动力型索道 ， 这 种类型的索道 其驱动装置 的主 电动机 总是 处于 电动状 态下运行， 电动机从 电网吸收 电能。对下行 为负力的索道称为 制动型索道 ， 这种类型的索道其驱 动装置的主 电动 机被 负载拖动， 当电动机的转速超过 同步转速时， 电 动机处于再生发电状态下运行 。 维普资讯 第 5期 方艳萍 变频调速装置在客运架空索道上的应用 4 5 无论是动力型索道还是制动型索道都要求平稳 起动、 平稳运行 及平稳停 车。根据索道 的负载特性 及运行要求， 以往单线循 环固定式 吊椅 篮 架空客 运索道的驱动装置中的主驱动电动机都采用不带提 刷装置的 YR系列绕线型异步 电动机， 为保证客运 索道 的平稳起动、 平 稳运行及平稳停 车都采用在 绕 线型异步 电动机 的转 子上 串接 多级金 属 电阻的方 式 ； 对制动型索道， 还 必须采用动力制 动装置， 用 于 负力情况下的动 力制动起动、 动力制动运行和动 力 制动停车。否则制动型索道驱动装置的主电动机会 在负载的拖 动下转 动， 当 电动 机的转速超过 同步转 速后， 进入再 生发 电状态， 最后 电机会在超过 同步转 速的某一速 度下稳定运行， 当制动型索道 的负力不 太大时， 电动机的运行速度虽然是大于同步转速 ， 但 只要不 超过 额定 运行 速度 的 1 0 ％， 索道 也 可 以运 行 ， 但当负力较大时会 因电动机超速而使索道 的运 行速度超过允许的范 围， 这是绝对 不可以的。另一 方面索道 的检修运行速度， 也靠转子 串电阻来实现， 由于检修的时间较长 ， 必须选 功率大的 电阻， 否则会 出现 电阻过热现象 ， 这样会使电阻器体积较大。 由此可见上述 电气控制 系统 的主要缺点有 ① 采用不带提刷装置 的 YR系列绕线型 电动机， 不但 价格高、 维护和维修困难 ， 而且可能会 出现因滑环及 碳刷磨损引起的接触不 良所造成的电机损坏或不能 起动的故障。②采用 电机转子 串接 多级 电阻的起制 动方式， 需要电气控制设备的元器件多， 控制线路 比 较复杂， 不但 降低 了控制 系统 的可靠性也使 控制设 备的体积增大， 且 不便于故障 的查找 和维修。③采 用体积较大的电阻器， 增 加了控制设备所 占的空 间 且浪费电能。④当索道为制动 型索 道时， 要 想保证 索道平稳起制动及运行， 必须增加动力制动装置， 不 仅增加了设备， 也使控制线路更加复杂化。 鉴于上述原因， 结合变频调 速技术及装置的发 展现状， 经技术经济 比较后， 认为上述类型索道 的电 气控制系统应采用变频调速 装置， 这样既 可克服上 述缺点又能改善整个 电气控制系统的技术性 能。 4 应用变频调速装置的优点 1 用结构 简单、 体积 小、 重量轻、 坚 固耐 用、 价 格便宜、 事故率低 、 容 易维护且不需要维修的鼠笼型 电动机取代了价格高、 维 护和维修都较 困难 的绕线 型电动机， 减少 了维护和维修工作量 、 节省 了费用、 提高了电动机的可靠性 。 2 利用变频调速 装置 内部半导体器 件的开关 功能 ， 很容易就能实现电动机的正反转切换控制， 利． 用变频调速装置 内部 的过电流保护器实现 电动机 的 过 负荷保护。使 电动机主电路 的接线既简单又安全 可靠。 3 变频调速装置体积 小、 重量轻、 调试简单、 操 作方便、 噪音小、 具备齐全 的保护功能且 可靠性 高。 客运架空索道采用变频调速 装置后， 取消 了体积较 大的金属 电阻器， 减少了控制设备的元器件数量， 基 本上实行了无触点化， 简化了电气控制系统的结构， 缩小了电气控制设备所 占的空间、 提 高了 电气控制 系统的可靠性 。 4 实现了架空客运索 道的无级平稳调速 。可 以根据需要任意变化索道 的运行速度， 例如可 以方 便地将索道 的运行速 度减 慢至方 便乘 坐 的运 行速 度。另外一般索道在运行 中， 往往 是随着运行速度 的增加， 机械的运行 噪声也随之增大 ， 因此在实际运 行中， 随着 客流 的减 小， 可适 当 降低索 道 的运 行速 度， 这样不但能降低机械噪声 ， 改善站房的工作环境 同时也节约电能， 力求达到索道运 行在最佳经济状 态 上 。 5 保证索道在任意状 态下的平稳起动、 平稳运 行及平稳停车， 尤其是制动型索道 不必另加动力制 动装置 ， 利用变频调速装置 自身的制动单元就可 以 实现动力制动， 不会 出现超速现象。变频调速装置 中的制动单元是 由直流回路中的滤波 电容器和与之 并联的制动电阻所组成。在变频调速装置 中， 对再 生能量 的处理方法有两 种， 一 种是 消耗到直流 回路 中人为设置的与电容器并联的制动 电阻 制动单元 中， 另一种是 回馈到 电网中。对索道而言， 通常是采 用制动电阻的方式。这种情况下电机再生发 电运行 时产生的能量先是经逆 变器 回馈到直 流侧 ， 被 中间 直流回路的滤波 电容器 吸收， 电容器吸收 了能量 后 使变频装置的直流侧 电压升高， 利用直流 电阻消耗 再生能量， 即可避免变频调速 装置的直流侧 电压过 高又可使 电动机 实现 再生制 动运 行。当 负力不大 时， 反馈的能量及制动功率也不大， 选用 内置 的制动 电阻即可； 当负力较大时， 反馈的能量及制动功率也 大 ， 就要采用外置制动 电阻的方式。 5 使用变频调速装置的注意事项 1 索道负载属于恒转矩类负载， 最好选择具有 转矩控制功能的高功能型变 频调速装置。 但如果选 维普资讯 有色矿 山 2 0 0 3年 第 3 2卷 用普通功能型的变频调速装置应考虑加大电动机和 变频调速装置 的容量， 以提高 电动机低速时的转矩。 2 变频调速 装置 容量的选择 即要 满足连续运 转时容量需要 ， 又要满足起动 时的容量需要。 3 变频调速装置的内部是大功率的 电子元件， 对温度的影响较敏感， 温度过高会对变频 调速装置 内部的任何元器件都具有破怀作用。一般要求周围 的温度为 一1 0 ℃ ～5 0 ℃ ， 但为了保证能更安全可靠 的工作， 实际使用 时应 留有 余地， 控制 在 4 0 ℃ 以下 为好。为了改善冷却效果 ， 变频调速 装置 应垂直安 装， 否则会产生过热现象 ， 为了防止异物掉在变频调 速装置 的出风 口而阻塞 风道 ， 应在变频调 速装置 的 出风 口的上方加装保护 网罩。变频调速装置放 在控 制柜 中应考虑散热通风， 最好采用强制通风， 大体上 说每带走 l k W 的热量所需 的风量约为 0 ． 1 m3 ／ s ； 采 用强制通风时新风吸入 口处应设空气过滤器以避免 尘埃进入。变频调速装置安装时与其他设备之 间应 留有足够 的间距 ， 绝对 不允 许把发热 的元 件或易发 热的元件靠近变频调速装置安装。 4 变 频 调 速 装 置 对 湿 度 的 要 求 为 4 0％ ～ 9 0 ％， 在湿度过高或温度变化较大 的地方 ， 变频调速 装置 的内部容易出现结露现象 ， 导致 电气 绝缘性 能 降低及 金属部件被腐蚀， 严重时可能引发短路事故。 因此宜在安装变频调速装置 的控制柜 内放置干燥剂 或设置 电加热器。 5 变 频 调 速 装 置 的 设 置 场 所 一 般 在 海 拔 1 0 0 0 m以下， 当海拔高度大于 1 0 0 0 m 时， 由于气压 降低容 易发生绝缘 破坏， 通常变频 调速装置 的绝缘 耐压水平 以 1 0 0 0 m 为基准， 在 1 5 0 0 m时 降低 5 ％， 在 3 0 0 0 m 时降低 2 0 ％， 另外， 由于海 拔的 升高， 空 气冷却的效果也下 降， 因此要注意 变频调速装置 的 温升， 按照 日本的相关规定， 一般变频调速装置的额 定电流是指 1 5 0 0 m 以下， 对于 1 5 0 0 m 以上时， 每升 高 1 0 0 m 容许温升要下降 1 ％。 6 变频调速 装置 受到机械振 动和冲击后会使 其紧固件松动， 造成继 电器、 接触器等的触点接触不 良， 由此可能导致变频调速 装置的不稳 定运行 。所 以变频调速装置应远离震 动源和冲击源安 装， 还应 提高变频调速装置控制柜 自身 的机械强度， 使用抗 震橡皮垫固定控制柜 内容 易产生振动 的电气元 件， 设备运行后应注意定期检查和维护。 7 因变频调速装置 内部有整流 电路， 所以运行 时会产生高次谐波， 对附近 的仪表 、 仪器等有干 扰， 所以应采取屏蔽措施 ， 选用金属外壳的仪表仪器、 选 用屏蔽 电线电缆， 如果不处理好谐波干扰问题， 会导 致控制元件失灵或损坏， 使控制系统无法工作。 8 变频调速装置的输入 电压如果长时间过高， 会使变频器的输 入端 损坏， 在 电源 电压不稳定的地 方 ， 要设稳压装置 。变频器 的输 出端一 旦接 到工频 电网上就会损环， 要特别注意。 9 在雷电活跃地 区， 如果 电源进线是架空线引 入方式， 在 电源 进线 处应设变 频器 专用 避雷器 选 件 或按变频器要求设 专用接地保 护。如果 电源进 线是电缆引入方式则 应做好控制 室的防雷， 保证 电 气设备 不会受到雷 电的破坏。 6 结论 目前， 在多条单线循 环 固定式 吊椅 篮 式架 空 客运索道上采用 了变频调 速装置， 并 已投入运行 多 年， 通过 现场调试及长时间实际运行 的考验， 证明在 单线循环 固定式 吊椅 篮 式客运架空索道上应用变 频调速装置具有 较大 的优 越性， 效 果 良好， 值 得推 广 。 [ 参考文献 ] [ 1 ] 任兴全 ． 电力拖 动基础 [ M] ． 北京 冶金工业 出版社 ． [ 2 ] 满涌奎， 韩安荣， 吴成东． 通用变频器及其应用[ M] ． 北 京 冶金工业出版社． 磁团聚技术降低人选品位 由中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所完成的磁铁矿选矿新技术， 提高了我国难选磁铁矿开发利用的经济效益， 降 低 了矿 山边界 品位 ， 提 高了我 国磁 铁矿资源 的可利用 率。 该所采用磁团聚重选一磁筛新技术对储量 3 8亿 t 的 8 个难利用磁铁矿矿山重新进行 了评价试验研究。研究结果表明， 在确保回收率前提下， 大部分能选得 T F e 7 0 ％左右的优质铁精矿， 有的可以选得 T F e 7 2 ％以上供粉末冶金、 软磁材料用的高纯 铁精矿。用新技术处理这些难选和低品位磁铁矿与传统磁选工艺相比， 精矿品位 由TF e 5 8 ％--6 5 ％提高到 6 6 ％～7 1 ％。 普遍 能显著提高铁精矿品位 2 ％～5 ％， 同时放粗磨矿粒度， 达到节能降耗的目的。 维普资讯